[发明专利]一种可由pH控制释放的长效型智能缓蚀剂的制备

说明书

 

   技术领域

   本发明属于智能缓蚀剂的制备领域，特别涉及一种可由pH控制释放的长效型智能缓蚀剂的制备方法。

 

   背景技术

   金属腐蚀遍及生活生产中的各个领域，而减少或阻止金属腐蚀的方法也是多种多样的。其中，缓蚀剂凭借其使用方法简便、快捷、经济等优点而得到了广泛的应用。但传统的缓蚀剂的使用方法多是采用一次投放或连续多次投放，这就使得在投放初期，缓蚀剂浓度过高，甚至高于最高有效浓度，这不仅是资源的浪费，有时还会降低缓释效率甚至加速腐蚀。在投放后期，缓蚀剂浓度过低，甚至低于最低有效浓度，从而降低了缓蚀效率，同时也缩短了缓蚀剂的使用寿命。因此，多年来国内外研究者一直致力于研究得到一种智能长效缓蚀剂，期望这种缓蚀剂可根据周围环境变化，自动控制缓蚀剂的释放情况及释放量的多少。将无毒、无污染的具有pH敏感性的水凝胶应用到智能缓蚀剂中作为缓蚀剂的载体，是未来研究智能缓蚀剂的方向之一。

pH敏感性水凝胶的大分子骨架链中通常含有可离子化基团，如羧酸基团或氨基基团等。由于这些基团可随着环境介质pH值的变化而产生不同程度的离子化/质子化，使水凝胶内部渗透压及离子键作用力发生变化，从而引起体积发生溶胀变化，显示出pH敏感性。对于带弱酸性基团的pH敏感性水凝胶，若环境介质pH值大于弱酸性基团的电离平衡常数（pKa），则水凝胶分子链侧链上的弱酸性基团电离形成带电的阴离子，从而在水凝胶内部产生较大的渗透压，同时由于离子间的相互作用斥力增大，这均使水凝胶发生溶胀。同样的原因，带弱碱性基团的水凝胶则环境介质pH值小于其电离平衡常数pKa时产生溶胀。

   基于pH敏感水凝胶具有这种对环境pH值的响应性，可将缓蚀剂包埋于该水凝胶中，可通过控制该类水凝胶的溶胀及退溶胀程度来进一步控制包埋在其中的缓蚀剂的释放性能。由于合成的pH敏感水凝胶多是绿色环保、无毒无害的高分子聚合物，因此这类缓蚀剂的毒性小，对人体及环境的危害少。

   pH敏感水凝胶响应环境pH值变化发生体积变化的大小及其pH响应度是这类智能水凝胶的关键性能指标。pH响应度越高，其作为缓蚀剂载体在缓蚀剂可控释放方面越有利。溶胀性越好，其可包埋的缓蚀剂的量就越大。

 

   发明内容

   本发明所要解决的技术问题是提供一种可由pH控制释放的长效型智能缓蚀剂的制备方法，该方法工艺简单，成本低，应用广泛。制备的长效智能缓蚀剂使用寿命长，缓蚀效果好，具有良好的应用前景。

为了解决现有问题，本发明提供的技术方案是：

一种可由pH控制释放的长效智能缓蚀剂的制备方法，由具有三维网络的大分子材料含量为5%-10%、单体含量为5%-10%、引发剂含量为单体的0.01-0.1倍、交联剂含量为单体质量的0.01-0.1倍、造孔剂含量为0.05%-0.15%、缓蚀剂含量为5-15mg/mL组成，所述的三维网络高分子聚合物为淀粉或壳聚糖之一，所述的单体为丙烯酸、甲基丙烯酸或甲基丙烯酸羟乙酯之一，所述的交联剂为亚甲基双丙烯酰胺或四缩乙二醇双丙烯酸酯之一，所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾之一，所述的起泡剂为碳酸氢钠或丙酮之一，其制备方法包括有以下步骤：

1）pH响应的水凝胶的制备

（a）将具有三维网络结构的高分子聚合物置于带有冷凝管、搅拌器和温度计的三口烧瓶中，加入20-40mL的去离子水配制成水溶液，通入氮气并持续搅拌，搅拌速度为200-500转/分钟，保持升温至60-100℃，然后在聚合物水溶液中加入引发剂，反应一段时间后加入单体和交联剂，并在60-100℃恒温下持续反应60-180min。

（b）反应结束后，冷却至室温，并用1M的HCl或1M的NaOH水溶液之一来调节pH，加入起泡剂，并均匀搅拌；将所得产物倒入乙醇中清洗，静置3-5h后将乙醇倒出，将产物放入干燥箱中干燥，得到干凝胶。

2）pH控制释放的长效智能缓蚀剂的制备

将所述的水凝胶溶于含缓蚀剂的干溶液中，浸泡2-4天，过滤，并经过真空冷冻干燥，即可得到可由pH控制释放的长效智能缓蚀剂。

本发明的另一个技术方案是上述的缓蚀剂为苯并三氮唑（BTA）、咪唑啉类、咪唑啉衍生物之一。

本发明制备的pH控制释放的长效型智能缓蚀剂可通过改变环境介质的pH值、高分子聚合物及单体的用量、交联剂的用量来调节pH敏感水凝胶的孔径大小及溶胀度大小，从而可控制缓蚀剂的包埋量及释放量。

    本发明的有益效果：