[发明专利]一种沥青基碳点缓蚀剂及制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种沥青基碳点缓蚀剂及制备方法和应用。该制备方法以煤焦油沥青为前驱体，十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基苯磺酸钠或聚乙烯吡咯烷酮表面活性剂为钝化剂和分散剂，通过一步水热法制得碳点缓蚀剂。本发明所述缓蚀剂制备方法前驱体来源广泛、价格低廉；制备过程无毒，无污染，绿色高效；缓蚀剂防腐效果优异。

技术领域

本发明涉及金属防腐技术领域，尤其涉及一种环保型沥青基碳点缓蚀剂及制备方法和应用。

背景技术

金属材料广泛应用于各个领域，也是工业生产中不可缺少的原料。然而，由于自身性质，金属暴露在自然环境下易发生化学反应或电化学反应从而被腐蚀，导致金属材料性能的破坏，造成资源损失和安全隐患。缓蚀剂由于成本低、用量少，操作简便且缓蚀效果优异，因此添加缓蚀剂这种防腐措施在石油、化工等领域得到广泛应用。传统缓蚀剂由于其毒性强、危害环境和人体健康、水溶性低、成本高而限制了其工业应用。因此，开发毒性低、无污染、水溶性高、环境友好型缓蚀剂成为趋势。

碳点(Carbon dots)作为一类新型零维纳米材料，其具有光致发光、生物相容性好、水溶性好、细胞毒性低和合成方法简单等特点，引起了各个领域研究者的关注。

近年来，越来越多的研究者开始探索碳点在防腐领域的应用。与传统缓蚀剂相比，碳点解决了传统缓蚀剂毒性强、水溶性差以及成本高的问题。此外，碳点尺寸小易于在金属表面吸附，应用于金属缓蚀有望达到少量高效的效果。

以下列举了现有的碳点缓蚀剂所用碳源以及制备方法。

Cui等人(Alloys.Compd.726(2017)680-692)以四氨基水杨酸为前驱体，采用水热法制备出碳点缓蚀剂，首次研究在1M HCl中对碳钢的缓蚀性能。该团队还分别用对苯二胺和邻苯二胺为原料(Appl.Surf.Sci.443(2018)145-156)，采用水热法制备出具有高缓蚀效率的碳点。Ye等人(Alloys.Compd.726(2017)680-692)以甲基丙烯酸和正丁胺为原料，采用水热法制备出具有缓蚀性能的碳点。Yang等人(Clean.Prod.229(2019)180-192.)以柠檬酸和离子液体为原料，制备出水溶性良好的具有缓蚀性能的功能化碳点，研究在酸性和中性环境中对碳钢的缓蚀能力。Saraswat等人(Phys.Chem.Solids.2022,160:110341.)以丙二腈、尿素和5-羟基异苯二甲酸为原料合成了两种具有缓蚀性能的碳点。王梦(王梦.氧化石墨烯量子点的制备及缓蚀性能研究[D])采用电化学方法制备出在酸性环境中对碳钢有缓蚀能力的碳点。廖伯凯等人分别以柠檬酸(申请号为202010466872.2)和葡萄糖(申请号为202110505438.5)为原料，发明了两种具有高效缓蚀能力的碳点。冯丽等人(申请号为202111250290.1)以废弃生物质粉末原料，制备出一种生物质碳点缓蚀剂粉末。

但是，这些方法往往需要高成本的碳源，后处理以及纯化过程复杂，反应时间长、反应条件苛刻以及所用试剂有毒、污染环境。这导致碳点难以大规模生产和应用。

发明内容

本发明针对以上不足，采用廉价的煤焦油沥青为前驱体，以表面活性剂为分散剂和钝化剂，采用一步水热法制备出高效碳点缓蚀剂。本发明所制备的缓蚀剂水溶性好，金属防腐效果明显。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种沥青基碳点缓蚀剂的制备方法，该制备方法具体为：以煤焦油沥青为天然碳点，表面活性剂为钝化剂和分散剂，加入水中，超声分散均匀，经水热反应后，冷却、过滤，除去沉淀，将滤液干燥，即制得沥青基碳点缓蚀剂。

进一步，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)中的一种。

进一步，所述煤焦油沥青与表面活性剂的质量比为0.1-2:0.001-1。

进一步，所述水热反应的温度为120-200℃，反应时间为2-12h。