[发明专利]全氟烷基磺酰氧基苄基杂环缓蚀剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属缓蚀剂，具体涉及一类全氟烷基磺酰氧基苄基杂环缓蚀剂及其制备方法与应用。

背景技术

金属材料在现代工农业、机械、交通、运输、国防和科学技术等部门占有非常重要的地位。钢具有价格低廉、机械加工性能良好、产量大等优点，是选材、用材过程中首先考虑的金属，也是目前用量最大、应用最广的金属之一。然而，金属材料极易发生腐蚀，危害十分严重。据估计，全世界每年因腐蚀而报废的钢铁量相当于年产量的1/4-1/3；每年由腐蚀引起的损失占国民经济生产总值(GDP)的3.1％～4.5％。我国的每年腐蚀损失高达5000亿元左右。大力发展腐蚀与防护技术对推进资源节约型社会与环境友好型社会的建设具有非常重要的意义。

缓蚀剂是一种能显著降低金属在侵蚀性介质中的腐蚀速度的物质，在工业上应用已有数十年。缓蚀剂分子一般由非极性基团和极性基团组成(Int.J.Corros.,2011,doi:10.1155/2011/548528)。极性基团的中心原子N、O、S等有未共用的孤对电子，而金属表面存在空的d轨道时，中心电子的孤对电子就会与金属中的空d轨道相互作用形成配位键，使缓蚀剂分子吸附于金属表面形成一层致密的化学膜；非极性基团往往是疏水基团，可以将金属表面与腐蚀介质隔开，减少金属腐蚀。缓蚀剂以其使用方便、适用范围广、投资少、见效快等优点，已成为最有效的防腐蚀技术之一。缓蚀剂还可作为除油剂、水质净化剂、阻垢剂、成膜剂和抗压添加剂等广泛应用于橡胶、石油、农业、矿业、医药、环境保护和分析化学等领域。

目前，对于缓蚀剂的研究仍然存在不足：1.随着人们环保意识的增强，对缓蚀剂也提出了越来越高的要求(J.Appl.Electrochem.,2005,35,879-888)，环境法规明令禁止了铬系缓蚀剂的使用。目前国内外冷却水系统中常用的水处理剂大多采用磷酸盐系列(简称磷系)，排放后由于含磷水处理剂的降解，释放出的无机磷将引起周围水域的富营养化，促进菌藻的生长而形成“赤潮”，给水产养殖和自然生态带来了巨大的危害。从长远发展趋势看，必须严格限制磷系缓蚀剂的生产和应用，取而代之以非磷缓蚀剂。2.单独使用缓蚀剂的缓蚀效率较低，目前相当部分缓蚀剂需要复配才能达到一定缓蚀效果(CN103774166A，2014-05-07)；文献报道的缓蚀剂大多在较高浓度下才可以达到比较好的缓蚀效果(Corros.Sci.,2014,85,215–221)。因此，设计合成一类环境友好的无磷、低用量、高缓蚀效率的缓蚀剂是目前缓蚀剂研究的方向。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一类含氟缓蚀剂。本发明的目的还在于提供上述含氟缓蚀剂的制备方法。以全氟丁基磺酰氟、全氟己基磺酰氟为含氟前体材料，经过与对羟基苯甲醇进行磺酸酯化、卤代和与不同杂环反应，制备得到含氟缓蚀剂。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种含氟缓蚀剂，为全氟烷基磺酰氧基苄基杂环缓蚀剂，其结构通式如式Ⅰ所示：

其中：R_f为全氟烷基，优选为全氟丁基或全氟己基；R为各种杂环基团，包括三氮唑、苯并三氮唑、巯基苯并噻唑、苯并咪唑、巯基苯并咪唑、咪唑、2-甲基咪唑、1,4-二甲基咪唑等。