[发明专利]一种低pH可控释放的智能缓蚀剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于智能缓蚀剂的制备领域，特别涉及一种低pH可控释放的智能缓蚀剂的制备方法。

背景技术

金属材料的腐蚀问题遍布国民经济的各个领域，大多数金属材料在酸性条件下更容易腐蚀。现有的金属材料腐蚀防护措施主要包括：1)正确选材与合理设计，提高材料本身的抗蚀性；2)改变环境：改变溶液pH值、改变应力状态、加入缓蚀剂等来改变环境；3)电化学保护：阴极保护、阳极保护；4)采用涂镀层和表面改性，将材料与腐蚀介质隔开：化学转化膜、金属涂镀层、非金属涂层、防锈纸等；5)腐蚀与防护的管理与教育。其中，缓蚀剂具有使用方法简便、适用性广泛、适应性强(在使用过程中无须专门设备，无须改变金属构件的性质)、包装工艺简单、成本低、防锈期长、节能等多种优点，现已得到广泛的应用。然而，传统的缓蚀剂通常采用一次性投放或连续投放的使用方式。在使用初期，缓蚀剂的浓度很高，可能造成缓蚀剂的浪费；随着时间的推移，缓蚀剂会在服役环境中发生水解、降解、失效等问题，导致其缓蚀效果下降。因此，近年来国内外学者一直致力于研发一种智能长效缓蚀剂，希望其能够根据周围环境的变化自动控制缓蚀剂的释放量。将对环境无害、具有pH敏感性的水凝胶作为缓蚀剂的载体制备智能缓蚀剂，是智能缓蚀剂的研究和发展方向之一。

pH敏感性水凝胶的敏感性通常来源于其分子链上所带的可离子化基团，如羧基基团或氨基基团等，因此多为聚电解质水凝胶。聚电解质水凝胶的溶胀主要是由于其中电荷存在于聚合物链中的静电排斥作用，它的溶胀的程度受如静电排斥、pH、离子强度以及反离子的类型等任何条件的影响。对于带有弱碱性基团(通常为氨基)的pH敏感水性凝胶，当环境介质的pH值达到某一特定值时，水凝胶分子侧链上的弱碱性基团质子化形成带电的阳离子，同种电荷间发生静电排斥，从而使水凝胶发生溶胀。对于带有弱酸性基团的pH敏感水凝胶，当环境介质的pH值大于某一特定值时，水凝胶发生溶胀。

由于大多数金属材料在酸性条件下更容易发生腐蚀，因此，开发研究能够在酸性条件下快速、大量释放，而在中性或碱性条件下缓慢、少量释放的智能缓蚀剂是十分重要的。由于合成的pH敏感水凝胶是高分子聚合物，对环境无害，因此可以作为智能缓蚀剂的载体。pH敏感水凝胶的pH敏感性，即在不同环境pH条件下的溶胀度大小及差异，是智能缓蚀剂的重要性能指标。pH敏感性越强，该pH敏感水凝胶越适合作为缓蚀剂的智能载体。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低pH可控释放的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：

一种低pH可控释放的智能缓蚀剂的制备方法，其特征在于：包括质量分数为40％-60％的单体、质量分数为0.2％-1.0％的交联剂、质量分数为0.3-0.7％的引发剂，其余为缓蚀剂水溶液和去离子水，所述的单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，所述的交联剂为亚甲基双丙烯酰胺，所述引发剂为2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮，所述缓蚀剂为苯骈三氮唑，其制备方法包括以下步骤：

1)pH敏感水凝胶的制备

a)将所述的单体、交联剂、引发剂加入干燥洁净烧杯中，加入上述去离子水，避光搅拌一定时间，直至溶液均匀透明；

b)用注射器将溶液注入自制模具中，固定好后置于紫外灯下；

c)反应结束后，去除模具，取出水凝胶，使用打孔器将水凝胶切成小圆片；

d)将圆片凝胶放入含有去离子水的培养皿中，浸泡以除去未反应的极少量的原料；

e)将凝胶放入冰箱冷冻室冷冻后，转移至真空冷冻干燥机中，真空冷冻干燥至恒重，获得pH敏感水凝胶。

2)低pH快速释放的智能缓蚀剂的制备

将所述的pH敏感水凝胶浸泡于缓蚀剂水溶液中，浸泡20-28h后放入冰箱冷冻室，冷冻后转移至冷冻干燥机中，真空冷冻干燥至恒重，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所述的单体的质量分数为49.6％、交联剂的质量分数为0.33％、引发剂的质量分数为0.5％时最优。

本发明的再一个技术方案是所述缓蚀剂溶液，其最优浓度为饱和浓度。