[发明专利]含二茂钴阳离子侧基的聚硫醚缓蚀剂的制备方法及使用缓蚀剂体系

说明书

本发明涉及一种含二茂钴阳离子侧基的聚硫醚缓蚀剂的制备方法及使用缓蚀剂体系，通过巧妙的结构设计，利用简单便捷的硫醇‑烯点击聚合反应向聚合物主链中引入硫原子得到侧链含不同数目磺酸酯基团的饱和聚硫醚，再通过高效的叠氮化和铜催化叠氮‑炔基点击反应制备出目标侧链含不同数目二茂钴鎓离子的聚硫醚缓蚀剂。该聚合物缓蚀剂可通过主链上的硫原子、侧基连接基团三氮唑和二茂钴鎓离子与金属表面的协同作用以及聚合物自身优异的成膜性来进一步增强缓蚀剂与金属表面的相互作用，从而达到优异的缓蚀效果。最终的缓蚀实验测试表明：25℃时，在5％HCl缓蚀介质中浸没6h时，浓度为15ppm的该缓蚀剂对金属的缓蚀效率高达96％。

技术领域

本发明属于化学防腐蚀领域，涉及一种含二茂钴阳离子侧基的聚硫醚缓蚀剂的制备方法及使用缓蚀剂体系。

背景技术

金属腐蚀是大多数工业化国家所关注的重大问题。据报道，许多国家的工业设施中与腐蚀相关的维护成本占其国民生产总值的1-5％。美国国家腐蚀工程协会2013年公布的一项研究显示，全球腐蚀成本估计为2.5万亿美元，相当于当年全球国内生产总值的3.4％。更重要的是，一旦基础设施崩溃，腐蚀会造成经济、自然资源和人类生命的损失，因此研究成熟的腐蚀缓解技术至关重要。目前减缓腐蚀的方法包括阳极保护，阴极保护，涂层和合金化等等，其中金属缓蚀剂由于使用方便成为最有效实用的防腐蚀方法之一。

近年来陆续报道的缓蚀剂按照化学成分分类包括有机和无机化合物，其中无机缓蚀剂往往在实际应用中所需用量较大，增加了应用成本，并且这种缓蚀剂对人体和环境有一定的危害。有机缓蚀剂往往存在缓蚀性能低，热稳定性差等缺点而在实际应用中大大受限。因此，相比于有机缓蚀剂和无机缓蚀剂，聚合物缓蚀剂由于其多功能性、优异的溶解度、可调控的粘度、与金属表面存在大量的结合位点等优点而备受关注。其中，多硫醚类聚合物缓蚀剂在金属缓蚀里表现突出，由于聚合物链上富硫原子使得缓蚀剂与金属表面有较强的粘结力，并且增强主链柔顺性后使得聚合物链能够更好的贴合金属表面形成致密的保护膜。本发明设计制备了一种主链含硫原子、侧链含不同数目二茂钴鎓离子的聚硫醚缓蚀剂，该缓蚀剂的合成过程高效便捷，并且其通过多种功能基团与金属表面之间的协同作用可以实现在低缓蚀剂浓度下弱酸环境中对金属碳钢的有效防腐。相比于本课题组之前发表的关于含二茂钴阳离子的不同长烷基链小分子缓蚀剂(一种二茂钴阳离子基缓蚀剂及制备方法和使用方法，专利申请号：201910629588X)和聚氨酯缓蚀剂(一种二茂钴阳离子基水性聚氨酯及缓蚀剂体系和制备方法，专利申请号：2019106295748)，该聚硫醚型缓蚀剂解决了之前小分子缓蚀剂附着位点少，吸附作用力小，在钢片表面形成的保护膜不够致密的缺陷，还解决了聚氨酯缓蚀剂的主链在强酸性环境下的化学稳定性不足的问题。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种含二茂钴阳离子侧基的聚硫醚缓蚀剂的制备方法及使用缓蚀剂体系，在于通过便捷高效的合成方法来提供一种含二茂钴鎓离子侧基聚硫醚缓蚀剂及其使用方法，旨在解决小分子缓蚀剂的成膜能力差、附着位点少等缺点，发展新的聚合物缓蚀剂。利用该聚合物缓蚀剂中多种功能基团与金属表面的协同作用，期望在低缓蚀剂浓度下达到优异的金属缓蚀效果。

技术方案

一种含二茂钴阳离子侧基的聚硫醚缓蚀剂的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将含羟基的二烯单体溶于二氯甲烷中，在氮气氛围、冰浴条件下依次加入1-3份三乙胺，2-6份甲烷磺酸酐，0.5-1份4-二甲氨基吡啶，低温反应1-4h，再室温反应24-48h；

加水淬灭反应，加入二氯甲烷萃取分液，除去有机相，通过柱分离纯化得到含甲基磺酸酯的二烯单体；

步骤2：将含甲基磺酸酯的二烯单体和等摩尔量二硫醇置于小瓶中，加入0.01-0.05份光引发剂，365nm紫外光照0.5-2h；用四氢呋喃溶解反应得到的产物，在甲醇中沉淀两次得到含甲基磺酸酯侧基的聚硫醚；