[发明专利]苯并三唑衍生物缓蚀剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于缓蚀剂技术领域，具体涉及苯并三唑衍生物缓蚀剂及其制备方法和应用。

背景技术

金属铜及其合金具有优异的导电性、机械加工性和热力学稳定性等特点，使其在石油化工、电力、建筑等多个行业得到了广泛的应用，尤其常用作制备电厂及水电站的冷凝器和热交换器的材料，在沿海地区冷却水多取自于海水，而铜的电化学腐蚀研究表明，海水中的氯离子能够加速铜及其合金的腐蚀，因此研究铜及其合金在海水中的腐蚀防护是一个重要的课题。

苯并三唑是一种能显著降低铜在侵蚀性介质中腐蚀速度的缓蚀剂，它的毒性低，在中性及弱碱性介质中对铜及其合金表现出较好的缓蚀性能，其原理是三唑环上氮原子的孤对电子与铜离子以配位键络合，在铜表面形成聚合物保护。多年来对于苯并三唑的改性研究主要集中在苯环和三唑环上引入含有N、P、O、S等杂原子的极性基团，通过与铜配位成键，增加铜离子化的活化能，以此达到保护铜的目的。但是腐蚀介质中的氯离子，离子半径小，仍然可以穿透保护膜导致腐蚀(腐蚀科学与防护技术，1997，第9期：201～204)。

发明内容

发明目的：本发明提供苯并三唑衍生物缓蚀剂，该种缓蚀剂用量低，效率高并且抗温性强；本发明还提供了该种缓蚀剂的制备方法；本发明还提供了该种缓释剂的应用。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

苯并三唑衍生物缓蚀剂，其具有以下通式I结构的化合物：

其中，式(I)中：取代基R代表为C₁₀～C₁₈的烷基。

所述的取代基R选自-C₁₀H₂₁、-C₁₂H₂₅、-C₁₆H₃₃和-C₁₈H₃₇。

所述的通式I结构的化合物为1-(2’-十烷硫基乙酰基)-苯并三唑、1-(2’-十二烷硫基乙酰基)-苯并三唑、1-(2’-十六烷硫基乙酰基)-苯并三唑或1-(2’-十八烷硫基乙酰基)-苯并三唑。

苯并三唑衍生物缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将烷硫醇和NaOH按摩尔比1:1溶解于水和甲醇的混合溶液中，在70～80℃的条件下与氯乙酸钠反应，得到中间体2-烷硫基乙酸，反应如式(II)所示；

2)用氯化亚砜对2-烷硫基乙酸进行酰氯化，得到中间体2-烷硫基乙酰氯，反应温度75～85℃，反应如式(III)所示；

3)苯并三唑在缚酸剂存在的条件下，于有机溶剂中与2-烷硫基乙酰氯反应，得到1-(2’-烷硫基乙酰基)-苯并三唑缓蚀剂，反应如式(IV)所示；

步骤1)中，所述的烷硫醇选自癸硫醇、月桂硫醇、十六硫醇和十八硫醇；所述的烷硫醇与氯乙酸钠的摩尔比为1：1.25。

步骤1)中，所述的混合溶液由水和甲醇按体积比1:1配置而成。

步骤2)中，所述的2-烷硫基乙酸与氯化亚砜的摩尔比为1:1.5。

步骤3)中，所述的缚酸剂为三乙胺，所述的有机溶剂为四氢呋喃；所述的苯并三唑、缚酸剂与2-烷硫基乙酰氯的摩尔比为1:1:1。

苯并三唑衍生物缓蚀剂的制备方法制备的苯并三唑衍生物在NaCl溶液或海水中作为为铜及其合金的缓蚀剂的应用。苯并三唑衍生物作为铜及其合金的缓蚀剂，防止NaCl溶液或海水对管道、金属设备及其部件的腐蚀；其缓蚀机理为缓蚀剂可以与金属表面形成配位键而发生化学吸附；缓蚀剂以其亲水基团吸附与金属表面，疏水基团远离金属表面，形成吸附层把金属活性中心覆盖，阻止介质对金属的腐蚀；通过在烷基链末端引入硫原子，可以显著提高缓释效率，其机理在于硫原子相对于氮原子具有更强的活性，随着分子中硫原子的引入，缓蚀剂反应活性位点随之增多，缓蚀剂在铜表面的吸附也更加稳定。

有益效果：与现有技术相比，本发明的苯并三唑衍生物缓蚀剂在三唑环上引入疏水性的长链烷基，在铜表面形成疏水屏蔽层，以此来减少亲水性腐蚀介质的穿透，并且在烷基链的末端引入硫原子，进一步提高了缓蚀剂在铜表面的吸附能力，通过一系列研究表明该种缓蚀剂用量低，效率高并且抗温性强；