[发明专利]一种基于协同机制构筑的复合缓蚀剂的制备方法

说明书

本发明公开一种基于协同机制构筑的复合缓蚀剂的制备方法，属于新型材料技术领域。本发明提出通过严格控制聚丙烯酸钠和九水硝酸铁的比例合成聚丙烯酸铁溶液，接着将其与一定量的半胱氨酸溶液混合制成复合缓蚀剂。本发明解决了半胱氨酸作为缓蚀剂容易产生有害氢离子加速腐蚀的问题，利用聚丙烯酸铁与半胱氨酸的协同作用，不仅可以捕获半胱氨酸氧化产生的氢离子，而且能加速胱氨酸和半胱氨酸‑铁络合物的生成，可有效延长金属的使用寿命。

技术领域

本发明属于新型材料技术领域，具体地说，本发明涉及一种基于协同机制构筑的复合缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

金属在使用过程中不可避免的会发生腐蚀，腐蚀不仅造成巨大的经济损失，同时严重威胁着人们的生命财产安全。抑制金属腐蚀的方法有很多，其中使用缓蚀剂已成为较为常用的腐蚀防护方法之一。该方法具有经济有效、操作简单、通用性强等优点，已广泛应用于油气开采、交通运输、航空航天和电子工业等领域。

传统的缓蚀剂如磷酸盐和铬酸盐等虽然具有较好的腐蚀防护效果，但其存在一些有害成分，易造成环境及生态污染。近年来，随着人们环保意识的逐渐增强，对高效、环境友好的绿色缓蚀剂的开发成为研究的热点，这也将成为未来缓蚀剂领域的主要研究方向。

侧链中具有特殊S活性中心（-SH）的半胱氨酸是一种优异的吸附型缓蚀剂，其对碳钢、镁合金、铝合金等均具有良好的缓蚀作用。然而，有研究表明，半胱氨酸在使用过程中会被氧化成具有两个S活性中心（-S-S-）的胱氨酸 (见公式1)，尽管其能更快的吸附到金属表面，但其氧化过程中产生的氢离子会加速金属的析氢腐蚀，造成较差的腐蚀防护效果，这是制约半胱氨酸作为缓蚀剂应用的主要因素。

(1)

为解决上述问题，提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于协同机制构筑的复合缓蚀剂及其制备方法，旨在通过利用聚丙烯酸铁与半胱氨酸之间的协同作用捕获半胱氨酸氧化产生的氢离子，同时释放出三价铁离子加速胱氨酸以及半胱氨酸-铁络合物的生成，从而实现优异的抑制腐蚀效果，延长金属的使用寿命。

为满足上述目的，本发明提出通过控制聚丙烯酸钠和九水硝酸铁的比例合成聚丙烯酸铁溶液，接着将其与一定量的半胱氨酸溶液混合并严格控制合成条件制成复合缓蚀剂。

本发明的技术方案如下：

步骤1，聚丙烯酸铁溶液的制备。将聚丙烯酸钠和九水硝酸铁分别溶于去离子水中，接着将两溶液充分混合并搅拌均匀。

步骤2，半胱氨酸溶液的制备。在惰性气体保护下将半胱氨酸溶于去离子水中。

步骤3，复合缓蚀剂的制备。将一定量的聚丙烯酸铁溶液和半胱氨酸溶液充分混合并搅拌均匀。

在步骤1中，所用聚丙烯酸钠溶液的浓度为300-400 mg/mL，九水硝酸铁的浓度为10-20 mg/mL，两者等体积混合。

在步骤2中，所用半胱氨酸浓度为10-15 mg/mL。

在步骤3中，聚丙烯酸铁溶液和半胱氨酸溶液等体积混合，溶液呈无色透明时停止搅拌。

有益效果

本发明解决了半胱氨酸作为缓蚀剂容易产生有害氢离子加速腐蚀的问题，利用聚丙烯酸铁与半胱氨酸的协同作用，不仅可以捕获半胱氨酸氧化产生的氢离子，而且能加速胱氨酸和半胱氨酸-铁络合物的生成，可有效延长金属的使用寿命。

评价实验数据如下：