[发明专利]一种基于5-羟甲基糠醛修饰壳聚糖的碳钢酸洗缓蚀剂

说明书

本发明涉及缓蚀剂领域，具体涉及一种基于5‑羟甲基糠醛修饰壳聚糖的碳钢酸洗缓蚀剂。本发明公开了一种5‑羟甲基糠醛修饰壳聚糖的碳钢酸洗缓蚀剂，其最佳用量为400mg/L，并用电化学法和失重法对其抗腐蚀性能进行了测试。所述缓蚀剂的原料简单易得、价格低廉与有机缓蚀剂相比,低毒无害,符合环境友好缓蚀剂的发展趋势。该壳聚糖席夫碱缓蚀剂持续作用能力强,具有良好的缓蚀性能,不仅可以满足1mol/L盐酸溶液中对碳钢缓蚀的要求,还可以避免现有的有机缓蚀剂引起的环境污染问题，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及缓蚀剂领域，具体涉及一种基于5-羟甲基糠醛修饰壳聚糖的碳钢酸洗缓蚀剂。

背景技术

碳钢是工农业生产和人类生活中应用最广泛的金属材料(Zhang,W.,etal.Carbohydrate Polymers 2020,238,116216；Obot,I.B.,et al.Journal of MolecularLiquids 2109,277,749)。然而在酸洗除垢、油井酸化、海水脱盐等相关化学工业过程中，碳钢会与侵蚀性介质接触产生严重腐蚀，造成巨大的经济损失和资源浪费，甚至危及到人的生命安全。因此，做好腐蚀防护工作，关系到保护环境、节省资源以及实施可持续发展战略等社会和经济问题。在各种防腐手段中添加缓蚀剂具有操作方便、投资低、实用性强等优点，而在金属腐蚀防护领域中广泛应用。特别含N、O、S等杂原子以及π键组成的有机缓蚀剂能够将孤对电子提供给金属表面，因而具有良好的抗腐蚀性能(Sareni,M.,etal.Corrosion Science 2006,48,1404；Gao,Y.,et al.Desalination 2015,365,220；Wang,C.,et al.Journal of Cleaner Production 2019,238,117823)，但是因其对环境、生物的毒害性而逐步被禁止使用。基于环境保护和可持续发展战略需求，制备高效、廉价、环境友好的缓蚀剂成为当务之急。

天然聚合物与自然生态系统相匹配，来源广、成本低、直接排放不污染环境，已成为绿色缓蚀剂研究的热点(Zhang,W.,et al.Carbohydrate Polymers 2021,260,117842；Solomon,M.M.et al.ACS Applied MaterialsInterfaces 2018,10,28112)。壳聚糖及其衍生物可被视为有机缓蚀剂的一个有吸引力的替代品，它可通过壳聚糖链上的-OH和-NH₂基团与金属离子螯合，更易吸附在金属表面，抑制活性腐蚀位点。但是目前对壳聚糖聚合物作为碳钢在酸性介质中的缓蚀机制研究比较少，而且几乎没有扩展壳聚糖席夫碱的形成和描述反应参数(如反应物摩尔比的变化)对腐蚀应用的影响。鉴于此，本发明将利用壳聚糖和5-羟甲基糠醛为单体，通过改变取代度，实现分子层面上调控吸附位点数，合成高效、环保型5-羟甲基糠醛-壳聚糖席夫碱缓蚀剂。

本发明将有助于更好地理解结构单元所控制的分子影响，并为新型壳聚糖席夫碱碳钢酸洗缓蚀剂的设计提供新的思路。

发明内容

1、发明目的

本发明提出了一种基于5-羟甲基糠醛-壳聚糖席夫碱的碳钢酸洗缓蚀剂，可以有效降低碳钢在酸性溶液中的腐蚀。同时解决现有缓蚀剂存在毒性大、工艺复杂、易对环境造成二次污染等问题。

2、本发明所采用的技术方案

本发明技术原理如下：本发明利用采用壳聚糖(优选为纯化后的壳聚糖)和5-羟甲基糠醛为单体，通过加入不同摩尔比例的5-羟甲基糠醛制备不同取代度的5-羟甲基糠醛-壳聚糖席夫碱，所述5-羟甲基糠醛-壳聚糖席夫碱结构如图1所示。

优选的，所述不同取代度的5-羟甲基糠醛-壳聚糖由壳聚糖与5-羟甲基糠醛分别按摩尔比为1：1-1：3发生曼尼希碱反应得到，进一步优选为1:1、1:2或1:3，最优选为1:3。

优选的，所述碳钢酸洗缓蚀剂中5-羟甲基糠醛-壳聚糖席夫碱的浓度为100mg/L-400mg/L，进一步优选为300-400mg/L。