[发明专利]咪唑基赖氨酸盐离子液体钢铁缓蚀剂及其应用

说明书

技术领域

本发明属于缓蚀剂领域，具体涉及离子液体钢铁缓蚀剂。

背景技术

钢铁是现代工业最重要的材料之一，广泛应用于海、陆、空交通运输、桥梁、车辆、机械设备、石油化工、城市建设等诸多领域。钢铁一般需要用酸液清洗表面，这样势必会使钢铁材料受到腐蚀，造成浪费，甚至会影响材料的性能。钢铁腐蚀在影响设备寿命的同时，还造成了生产和生活的安全隐患。采用有效的措施减缓和抑制钢铁腐蚀反应的发生尤为重要，添加缓蚀剂就是一种易于操作的有效手段，因其具有用量少、成本低、应用范围广、缓蚀效率高且具有良好的效果和较高的经济效益，已成为防腐蚀技术中使用最广的方法之一，被广泛地应用在石油产品的生产加工、化学清洗、大气环境、工业用水和机器设备制造等领域。

缓蚀剂种类繁多，但目前使用的钢铁缓蚀剂大都具有毒副作用，在生产和使用过程中对操作人员和生态环境存在较大危害，不满足当今绿色化学的发展要求。近年来，随着人类环境保护意识的增强，人们对化学品的使用所带来的环境和生态危害日益关注。以前常用的缓蚀剂因毒性大、生物降解差，使其应用受到越来越多的限制。因此，开发新型的无毒、高效、易生物降解、对环境不构成破坏作用的绿色缓蚀剂成为缓蚀剂发展的迫切需要。

离子液体是在室温及相邻温度下完全由离子组成的有机液体物质，通常是由特定的有机正离子和无机负离子组成，由于离子液体独特的性质和许多新的离子液体被合成，人们对离子液体的关注日益增加，在学术和工业上的多个领域被应用，如电化学、合成，催化，材料，分离和生物技术等领域，被称为是21世纪绿色化学最具有发展前景的研究内容之一。

氨基酸离子液体作为一种新型绿色溶剂，由于其具有更好的环境友好性、生物相容性、生物降解等功能而受到广泛关注。氨基酸既可以作为阴离子也可以作为阳离子构成氨基酸离子液体，其合成以天然氨基酸为原料，因而能够更好地实现环境友好性，具有生物降解性和生物活性，且材料方便易取，生产成本低。从理论上讲，通过不同的阳离子和阴离子组合，离子液体的数量可能数以百万计。因此，氨基酸离子液体作为一种新型绿色缓蚀剂具有巨大的潜力和广阔的空间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种咪唑基氨基酸盐离子液体作为钢铁缓蚀剂的应用。咪唑基氨基酸盐离子液体作为缓蚀剂绿色环保、溶解性和生物降解性好，用在强酸环境中缓蚀效果良好，解决了现有缓蚀剂毒副作用大、生物降解差、环境友好性差的不足。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种钢铁缓蚀剂,含有咪唑基氨基酸盐离子液体。

作为优选方式，所述咪唑基氨基酸盐离子液体为咪唑基赖氨酸盐离子液体。

作为优选方式，本发明所述咪唑基氨基酸盐离子液体中咪唑基侧链取代基（R基）可以采用不同的烃基，从而根据需要对侧链长度进行调整。

作为优选方式，所述咪唑基氨基酸盐离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑赖氨酸盐离子液体、1-己基-3-甲基咪唑赖氨酸盐离子液体或1-丁基-3-甲基-咪唑赖氨酸盐离子液体中的至少一种。

一种咪唑基氨基酸盐离子液体作为钢铁缓蚀剂的应用，适用于抑制钢铁在酸洗过程或其它酸性环境中的腐蚀，其具体方法为：将咪唑基氨基酸盐离子液体缓蚀剂加入到与钢铁接触的溶液中。适用于对钢铁进行清洗，也适用于长期与液体接触的钢铁的缓蚀。

作为优选方式，上述方法中，所述咪唑基氨基酸盐离子液体在与钢铁接触的溶液中的加入量为1.0×10^-3-1.0×10^-1 mol/L，所述酸液的质量百分浓度为5-10 %，所述与钢铁接触的溶液为盐酸或硫酸溶液，酸液的温度为30-50 ℃，接触时间为12 h，

咪唑基氨基酸盐离子液体的合成方法，具体步骤如下：

中间体——咪唑季铵盐的合成：将干燥并蒸馏过的 0.05 mol N-甲基咪唑溶解在甲苯中，然后向其中滴加稍过量的溴代烃（根据咪唑上的取代基的不同作相应的选择，本发明实施例中具体涉及溴代正丁烷、溴代正己烷和烯丙基溴），磁力搅拌，加热进行回流，反应4 h，反应产物经分层除去大部分的溶剂，并用乙酸乙酯洗涤3次，以除去残余的溶剂和未反应的原料，真空干燥24 h，得中间体溴代咪唑季铵盐（[Rmim]Br，R分别为丁基、己基和烯丙基）。