一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂及其制备方法

1.本发明涉及气相缓蚀剂的技术领域，具体而言，涉及一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂及其制备方法。


背景技术：

2.现如今金属产品在制造、使用以及运输过程中面临一个普遍存在的问题就是腐蚀，腐蚀也已经成为当下工业发展的一块绊脚石，它不仅仅能够造成巨大经济损失，还会污染环境，甚至造成灾难性事故。
3.针对腐蚀问题，选择并使用合适的缓蚀剂可以有效地抑制金属及其制品的腐蚀问题，由于缓蚀剂技术在实际应用中具有良好的效果以及巨大的经济效益，因此该技术已经逐步成为一种重要的防腐技术。
4.在具有防腐性的液体介质的金属，通常选用的是水溶型缓蚀剂，对于暴露于大气中的金属，通常选用能够自动挥发的小分子化合物作为气相缓蚀剂。而小分子气相缓蚀剂可以对金属制品内部沟槽、表面甚至缝隙部位起到保护作用，因此气相缓蚀剂成为改善金属防腐效果的一种有效的方法。
5.人们针对气相缓蚀剂的研究大致可以分为三类，一类是黑色金属气相缓蚀剂，如亚硝酸二环己胺和碳酸环己胺，对铁、镍、锌等黑金属有良好的防锈能力，而对有色金属无缓蚀能力。一类是多种金属协同气相缓蚀剂，如苯并三氮唑以及多种不同蒸汽压的化合物复配得到的气相缓蚀剂。虽然苯并三氮唑、亚硝酸二环己胺和碳酸环己胺等化合物被证明具有良好的缓蚀性能，但他们有一个共同的特点，即毒性大，所以无毒，低毒缓蚀剂得到快速发展，主要为胺的无机酸盐和有机酸盐以及负载气相缓蚀剂的防锈纸防锈膜等。
6.目前关于气相缓蚀剂使用的报导很多，但气相缓蚀剂使用条件不明确，在低腐蚀环境下仍可以挥发，造成一定的浪费。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂，用以提供另一种气相缓蚀剂，该气相缓蚀剂能够根据湿度来进行释放缓蚀剂，从而形成保护膜进行保护，达到有效可控调节释放缓蚀剂的目的，减少不必要的浪费。
8.本发明通过以下技术方案实现：金属有机框架材料5～50mg；氨苯蝶啶乙腈溶液10～120mmol/ml。其中氨苯蝶啶乙腈溶液是将氨苯蝶啶溶解乙腈溶液中，乙腈作为溶剂使用。
9.为了更好的实现本发明，进一步的，所述金属有机框架材料选用金属有机框架材料mof-5。
10.本发明还提供一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂的制备方法，将金属有机框架材料和氨苯蝶啶乙腈溶液混合，经过搅拌、离心、洗涤、真空干燥，得到气相缓蚀剂。
11.为了更好的实现本发明，进一步的，反应条件为：在25～100℃、1000r/min搅拌1～7天，然后转速为6000转离心10～45分钟，用乙腈溶液洗涤1～5次，60～100℃真空干燥6小
时。
12.为了更好的实现本发明，进一步的，反应条件为：在80℃、1000r/min搅拌6天，然后转速为6000转离心30分钟，用乙腈溶液洗涤3次，80℃真空干燥6小时。
13.一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂，由上述制备方法制备得来。
14.本发明还提供一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂在金属防腐方向上的应用。
15.本发明所提供一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂，该气相缓蚀剂是由有机金属框架和氨苯蝶啶乙腈溶液混合制备而来，该金属有机框架选用金属有机框架mof-5，其结构为一个多孔管，在与氨苯蝶啶混合后，经过搅拌、离心，使氨苯蝶啶能够进入到金属有机框架mof-5的孔洞中，然后进行洗涤干燥，然后使氨苯蝶啶在金属有机框架mof-5的孔洞中保存。在使用过程中，如果环境较为干燥，则金属有机框架mof-5不会发生分解，在金属有机框架mof-5中存在氨苯蝶啶也不会与金属进行接触，也不会在金属表面吸附成保护膜，不会造成浪费，当使用环境的湿度较高时，金属有机框架mof-5会被分解，而分解后，金属有机框架mof-5中存在氨苯蝶啶便会被释放出来，吸附在金属表面，形成保护膜，达到保护的目的。
16.本发明的有益效果是：
17.本发明通过将金属有机框架与氨苯蝶啶的有机结合，使氨苯蝶啶能够完全储存在金属有机框架的孔洞内，根据环境的变化来实现自启动释放形成保护膜，具体是当环境较为干燥时，金属有机框架不会发生分解，从而使氨苯蝶啶不会释放，减少释放的可能性，进而增加缓蚀剂的使用寿命，减少不必要的浪费，当环境的湿度较高时，金属有机框架分解，而在金属有机框架内的氨苯蝶啶也被释放出来，形成保护膜，进而达到保护的目的，该缓蚀剂能够根据环境变化来实现自适应的调节，从而提高缓蚀剂的利用率。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1为本发明提供的基于金属有机框架材料气相缓蚀剂的照片；
20.图2为本发明提供的负载气相缓蚀剂的交流阻抗谱图；
21.图3为本发明提供的测试碳钢的极化曲线图；
22.图4为本发明气相缓蚀剂的电荷转移电阻随湿度的变化图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行描述。
24.实施例1：
25.一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂，包括以下组分；
26.金属有机框架材料10mg；氨苯蝶啶乙腈溶液10mmol，1ml。
27.金属有机框架材料选用金属有机框架材料mof-5。
28.一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂的制备方法，
29.将金属有机框架材料和氨苯蝶啶乙腈溶液混合，经过搅拌、离心、洗涤、真空干燥，得到气相缓蚀剂。
30.所述反应条件为：在80℃、1000r/min搅拌1天，然后转速为6000转离心10分钟，用乙腈溶液洗涤1次，80℃真空干燥6小时。
31.按重量份计，取1份制得的湿度控释型气相缓蚀剂包裹于无纺布袋中，在湿度50％的密闭容器中测试其防腐蚀性能。
32.实施例2：
33.一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂，包括以下组分；
34.金属有机框架材料10mg；氨苯蝶啶乙腈溶液50mmol,1ml。
35.金属有机框架材料选用金属有机框架材料mof-5。
36.一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂的制备方法，
37.将金属有机框架材料和氨苯蝶啶乙腈溶液混合，经过搅拌、离心、洗涤、真空干燥，得到气相缓蚀剂。
38.所述反应条件为：在80℃、1000r/min搅拌1天，然后转速为6000转离心45分钟，用乙腈溶液洗涤2次，80℃真空干燥6小时。
39.按重量份计，取1份制得的湿度控释型气相缓蚀剂包裹于无纺布袋中，在湿度50％的密闭容器中测试其防腐蚀性能。
40.实施例3：
41.一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂，包括以下组分；
42.金属有机框架材料10mg；氨苯蝶啶乙腈溶液100mmol,1ml。
43.金属有机框架材料选用金属有机框架材料mof-5。
44.一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂的制备方法，
45.将金属有机框架材料和氨苯蝶啶乙腈溶液混合，经过搅拌、离心、洗涤、真空干燥，得到气相缓蚀剂。
46.所述反应条件为：在80℃、1000r/min搅拌1天，然后转速为6000转离心15分钟，用乙腈溶液洗涤2次，80℃真空干燥6小时。
47.按重量份计，取1份制得的湿度控释型气相缓蚀剂包裹于无纺布袋中，在湿度50％的密闭容器中测试其防腐蚀性能。
48.实施例4：
49.一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂，包括以下组分；
50.金属有机框架材料10mg；氨苯蝶啶乙腈溶液50mmol,1ml。
51.金属有机框架材料选用金属有机框架材料mof-5。
52.一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂的制备方法，
53.将金属有机框架材料和氨苯蝶啶乙腈溶液混合，经过搅拌、离心、洗涤、真空干燥，得到气相缓蚀剂。
54.所述反应条件为：在50℃、1000r/min搅拌1天，然后转速为6000转离心25分钟，用乙腈溶液洗涤2次，80℃真空干燥6小时。
55.按重量份计，取1份制得的湿度控释型气相缓蚀剂包裹于无纺布袋中，在湿度50％
的密闭容器中测试其防腐蚀性能。
56.实施例5：
57.一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂，包括以下组分；
58.金属有机框架材料10mg；氨苯蝶啶乙腈溶液150mmol,1ml。
59.金属有机框架材料选用金属有机框架材料mof-5。
60.一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂的制备方法，
61.将金属有机框架材料和氨苯蝶啶乙腈溶液混合，经过搅拌、离心、洗涤、真空干燥，得到气相缓蚀剂。
62.所述反应条件为：在30℃、1000r/min搅拌1天，然后转速为6000转离心35分钟，用乙腈溶液洗涤2次，80℃真空干燥6小时。
63.按重量份计，取1份制得的湿度控释型气相缓蚀剂包裹于无纺布袋中，在湿度50％的密闭容器中测试其防腐蚀性能。
64.实施例6：
65.一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂，包括以下组分；
66.金属有机框架材料10mg；氨苯蝶啶乙腈溶液50mmol/ml。
67.金属有机框架材料选用金属有机框架材料mof-5。
68.一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂的制备方法，
69.将金属有机框架材料和氨苯蝶啶乙腈溶液混合，经过搅拌、离心、洗涤、真空干燥，得到气相缓蚀剂。
70.所述反应条件为：在80℃、1000r/min搅拌1天，然后转速为6000转离心20分钟，用乙腈溶液洗涤2次，80℃真空干燥6小时。
71.按重量份计，取1份制得的湿度控释型气相缓蚀剂包裹于无纺布袋中，在湿度50％的密闭容器中测试其防腐蚀性能。
72.实施例7：
73.一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂，包括以下组分；
74.金属有机框架材料10mg；氨苯蝶啶乙腈溶液50mmol,1ml。
75.金属有机框架材料选用金属有机框架材料mof-5。
76.一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂的制备方法，
77.将金属有机框架材料和氨苯蝶啶乙腈溶液混合，经过搅拌、离心、洗涤、真空干燥，得到气相缓蚀剂。
78.所述反应条件为：在80℃、1000r/min搅拌1天，然后转速为6000转离心30分钟，用乙腈溶液洗涤2次，80℃真空干燥6小时。
79.按重量份计，取1份制得的湿度控释型气相缓蚀剂包裹于无纺布袋中，在湿度50％的密闭容器中测试其防腐蚀性能。
80.实施例8：
81.一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂，包括以下组分；
82.金属有机框架材料10mg；氨苯蝶啶乙腈溶液50mmol,1ml。
83.金属有机框架材料选用金属有机框架材料mof-5。
84.一种基于金属有机框架材料的气相缓蚀剂的制备方法，
85.将金属有机框架材料和氨苯蝶啶乙腈溶液混合，经过搅拌、离心、洗涤、真空干燥，得到气相缓蚀剂。
86.所述反应条件为：在80℃、1000r/min搅拌1天，然后转速为6000转离心40分钟，用乙腈溶液洗涤3次，80℃真空干燥6小时。
87.按重量份计，取1份制得的湿度控释型气相缓蚀剂包裹于无纺布袋中，在湿度50％的密闭容器中测试其防腐蚀性能。
88.实验结果
89.如图2所示，图2为负载气相缓蚀剂的交流阻抗谱图，从图中可以看出，负载氨苯蝶啶的mof-5的容抗弧半径明显大于没有负载氨苯蝶啶的金属有机框架mof-5，说明随着湿度的增加，金属有机框架mof-5被分解，氨苯蝶啶缓慢挥发，吸附在金属表面，提高金属的防腐蚀性能。
90.如图3所示，图3为极化曲线图，从图中可以看出，加入氨苯蝶啶后，腐蚀电流密度降低了2个数量级，说明氨苯蝶啶具有一定的防腐蚀性能。
91.如图4所示，从图中可以看出，随着湿度的增大有部分氨苯蝶啶释放，电荷转移电阻提高，说明其在金属表面能够起到一定的缓蚀作用。
92.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。