专利名称：一种环保型金属缓蚀剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于金属表面防护技术领域，具体涉及一种环保型金属缓蚀剂，同时本发 明还涉及该金属缓蚀剂的制备方法。
背景技术：
金属腐蚀是金属在环境中的腐蚀介质发生作用而使金属成为氧化状态的热力学 自发过程。据报道，每年由于金属腐蚀而造成的经济损失占国民生产总值的1. 5 2. 4%。 为了应对金属腐蚀，人们对金属缓蚀剂的使用越来越多。能够用作缓蚀剂的物质很多种，主要有无机物，如砷、氯化亚铜、碘化物等；有机物 如脂肪胺、酰胺及其衍生物、咪唑啉、噻唑啉、烷基吡啶等。但这些缓蚀剂大多数不是绿色环 保的缓蚀剂，或多或少会对环境产生一定的危害。进入21世纪，可持续发展战略已成为各 国的共识，许多有毒有害会污染环境的缓蚀剂将被限制和禁止使用，保护环境，研究和开发 出对环境友好的环保型缓蚀剂，是缓蚀剂未来的研究方向。相对于低分子量缓蚀剂而言，高 分子聚合物作为缓蚀剂具有高效、持久、环保等优点，已成为当前缓蚀剂领域的研究热点之
ο淀粉接枝共聚物是一种新型高分子材料，以亲水的半刚性链的淀粉大分子为骨 架，通过接枝共聚，在大分子骨架接上柔性的聚丙烯酰胺支链，形成刚柔相济的大分子，这 个刚柔相济的接枝共聚物，在其组分比例搭配适当时，柔相(单体支链)和刚相(淀粉)对 增强在金属表面的吸附起了协同作用。淀粉与丙烯酰胺进行接枝共聚后的共聚物选择性大、原料来源丰富、价廉而无毒。 且共聚物的分子链刚柔相济，对介质的适应性更强，已广泛用作水处理中的絮凝剂。但现有 技术中尚未见有以淀粉与丙烯酰胺接枝共聚物作为缓蚀剂的研究报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种环保型金属缓蚀剂，减少现有 金属缓蚀剂对环境的污染，实现淀粉资源增值利用。本发明的目的还在于提供一种制备所述金属缓蚀剂的方法。本发明的目的通过以下技术方案予以实现。除非另有说明，本发明所采用的百分数均为重量百分数。一种环保型金属缓蚀剂，其特征在于由淀粉与丙烯酰胺在催化剂作用下通过接 枝共聚反应而得到；所述的催化剂为过硫酸钾-亚硫酸氢钠或过硫酸铵-亚硫酸氢钠，催化 剂中过硫酸钾或过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩尔比为1 0.5 1 1.5。制备所述环保型金属缓蚀剂的方法，包括以下步骤1、将淀粉置于反应器中，加入蒸馏水，淀粉与水的质量比为1 15 1 20;在 75 80°C条件下通氮气搅拌糊化30min，冷却；2、在糊化淀粉中加入淀粉重量2 4倍的丙烯酰胺，再加入过硫酸钾_亚硫酸氢钠或过硫酸铵_亚硫酸氢钠作为催化剂，催化剂中过硫酸钾或过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩 尔比为1 0. 5 1 1.5，催化剂占反应物总重量的0.1 0.5%;继续搅拌反应3 4h;3、反应终了，将反应液冷却至室温，加入与反应液体积相同的乙醇沉淀，过滤、洗 涤、干燥即得所需的环保型金属缓蚀剂。所述的淀粉优选木薯淀粉，芭蕉芋淀粉或其他非食用淀粉。相对于现有技术，本发明具有以下优点1、本发明合成步骤简单，反应条件温和，易于工业化。不仅能够有效防止金属锈 蚀，而且还具有良好的阻垢作用。2、原料来源广泛、价格低廉，可再生且无毒，可以完全被生物分解，在自然界形成 良性循环等特点，符合环保缓蚀剂发展的趋势。3、本发明用于碳钢表面酸洗，添加少量的缓蚀剂就可有效抑制金属材料在酸洗过 程中金属的过度浸蚀(即有害腐蚀)以及酸液的过度消耗，与目前常用的缓蚀剂比较，具有 用量低、缓蚀效率高、持续作用能力强的优点。
图1缓蚀剂在1. Omol/L HCl介质中的动电位极化曲线；图2缓蚀剂在1. Omol/L HCl介质中的Nyquist图谱；图3冷轧钢表面的扫描电子显微镜(SEM)图象。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但附图和实施例并不是对 本发明的限定。实施例1IOg木薯淀粉加入装有搅拌器及冷凝管的250mL三口烧瓶中，加入150mL蒸馏水， 在80°C通N2搅拌糊化30min，冷却至40°C，加入25g丙烯酰胺，再加入摩尔比为1 1的过 硫酸铵/亚硫酸氢钠0. 75g，继续搅拌反应3h.，将反应液冷却至室温，加入与反应液体积相 同的、浓度为95%重量百分数的乙醇沉淀，过滤、洗涤、干燥即得所需环保型金属缓蚀剂。产 品收率89%。实施例212g木薯淀粉加入装有搅拌器及冷凝管的250mL三口烧瓶中，加入200mL蒸馏水， 在75°C通N2搅拌糊化30min，冷却至45°C，加入30g丙烯酰胺，再加入摩尔比为1 0. 9的 过硫酸铵/亚硫酸氢钠0. 80g，继续搅拌反应3h.，将反应液冷却至室温，加反应液体积相同 的95%乙醇沉淀，过滤、洗涤、干燥即得所需环保型金属缓蚀剂。产品收率85%。实施例315g芭蕉芋淀粉加入装有搅拌器及冷凝管的250mL三口烧瓶中，加入200mL蒸馏 水，在771通N2搅拌糊化30min，冷却至35°C，加入35g丙烯酰胺，再加入摩尔比为0. 9 1 的过硫酸铵/亚硫酸氢钠0. 85g，继续搅拌反应4h.，将反应液冷却至室温，加反应液体积相 同的95%乙醇沉淀，过滤、洗涤、干燥即得所需环保型金属缓蚀剂。产品收率90%。实施例4
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20g木薯淀粉，芭蕉芋淀粉加入装有搅拌器及冷凝管的500mL三口烧瓶中，加入 300mL蒸馏水，在80°C通N2搅拌糊化30min，冷却至50°C，加入55g丙烯酰胺，再加入摩尔 比为1 1.2的过硫酸钾/亚硫酸氢钠0.95g，继续搅拌反应3h.，将反应液冷却至室温，加 反应液体积相同的95%乙醇沉淀，过滤、洗涤、干燥即得所需环保型金属缓蚀剂。产品收率 85%。实施例520g木薯淀粉，芭蕉芋淀粉加入装有搅拌器及冷凝管的500mL三口烧瓶中，加入 400mL蒸馏水，在80°C通N2搅拌糊化30min，冷却至50°C，加入80g丙烯酰胺，再加入摩尔 比为1 1的过硫酸钾/亚硫酸氢钠1. 25g，继续搅拌反应3h.，将反应液冷却至室温，加 反应液体积相同的95%乙醇沉淀，过滤、洗涤、干燥即得所需环保型金属缓蚀剂。产品收率 85%。应用实施例以实施例1所得金属缓蚀剂作为实验样品，对其性能进行考核1、失重试验将3块25mmX20mmX0. 50mm的冷轧钢片经金相砂纸逐级打磨抛光，去离子水洗 涤，无水乙醇、丙酮脱脂去油处理后，平行挂样.精确称重后悬于玻璃钩上全浸于20°C、含 有不同浓度的缓蚀剂的l.Omol/L HCl中，恒温6h后取出钢片，清洗、吹干、精确称重，求出 3块平行样钢片的平均失重，并计算缓蚀率(IE)。结果表明，随缓蚀剂浓度的增加，腐蚀速率减小，缓蚀率增大，当浓度为100mg/L 时，缓蚀率达85. 6%;表明本发明缓蚀剂在1. Omol/L HCl中对冷轧钢具有良好的缓蚀作用。 结果详见表1。表1冷轧钢在1. 0mol/L HCl中的腐蚀速率及缓蚀剂对钢的缓蚀率
权利要求
一种环保型金属缓蚀剂，其特征在于由淀粉与丙烯酰胺在催化剂作用下通过接枝共聚反应而得到；所述的催化剂为过硫酸钾 亚硫酸氢钠或过硫酸铵 亚硫酸氢钠，催化剂中过硫酸钾或过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩尔比为1∶0.5～1∶1.5。
2.制备权利要求1所述环保型金属缓蚀剂的方法，包括以下步骤(1)将淀粉置于反应器中，加入蒸馏水，淀粉与水的质量比为1 15 1 20;在75 80°C条件下通氮气搅拌糊化30min，冷却；(2)在糊化淀粉中加入淀粉重量2 4倍的丙烯酰胺，再加入过硫酸钾_亚硫酸氢钠或 过硫酸铵_亚硫酸氢钠作为催化剂，催化剂中过硫酸钾或过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩尔比 为1 0. 5 1 1.5，催化剂占反应物总重量的0.1 0.5% ；继续搅拌反应3 4h;(3)反应终了，将反应液冷却至室温，加入与反应液体积相同的乙醇沉淀，过滤、洗涤、 干燥即得所需的环保型金属缓蚀剂。
3.根据权利要求1所述的环保型金属缓蚀剂，其特征在于所述的淀粉为木薯淀粉，芭 蕉芋淀粉或其他非食用淀粉。
4.根据权利要求2所述的制备环保型金属缓蚀剂的方法，其特征在于所述的淀粉为 木薯淀粉，芭蕉芋淀粉或其他非食用淀粉。
全文摘要
本发明公开了一种环保型金属缓蚀剂及其制备方法。以非食用的木薯淀粉，芭蕉芋淀粉等为原料，与丙烯酰胺在催化剂作用下通过接枝共聚反应而得到；所述的催化剂为过硫酸钾-亚硫酸氢钠或过硫酸铵-亚硫酸氢钠，催化剂中过硫酸钾或过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩尔比为1∶0.5～1∶1.5。该产品可有效防止金属材料的腐蚀，与目前常用的缓蚀剂比较，具有用量低、缓蚀效率高等特点。同时本发明缓蚀剂原料来源广、价格低廉、可再生且无毒，可以完全被生物分解，在自然界形成良性循环，具有良好的应用前景。
文档编号C23G1/06GK101974762SQ201010529168
公开日2011年2月16日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者付惠, 刘祥义, 李云仙, 李向红, 赵宁 申请人:西南林业大学