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    重庆时时彩五星缩水工具: 一种吡啶衍生物金属缓蚀剂及其制备方法.pdf

    关 键 词:
    一种 吡啶 衍生物 金属 缓蚀剂 及其 制备 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201410712673.X

    申请日:

    2014.11.28

    公开号:

    CN104711579A

    公开日:

    2015.06.17

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):C23F 11/14申请公布日:20150617|||实质审查的生效IPC(主分类):C23F 11/14申请日:20141128|||公开
    IPC分类号: C23F11/14; C07D213/64 主分类号: C23F11/14
    申请人: 武汉工程大学
    发明人: 刘治田; 代梦琴; 张旗; 王成
    地址: 430074湖北省武汉市洪山区雄楚大街693号
    优先权:
    专利代理机构: 湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102 代理人: 崔友明
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410712673.X

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.06.01|||2015.07.15|||2015.06.17

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种金属缓蚀剂及其制备方法,尤其涉及一种吡啶衍生物金属缓蚀剂及其制备方法。所述吡啶衍生物金属缓蚀剂的结构式如式(1)所示,本发明制备得到的吡啶衍生物金属缓蚀剂,由于双吡啶基团中间的连接基团具有一定的亲水性,相比较于其他吡啶类缓蚀剂具有较好的水溶性,因此在水溶液中对金属具有较好的缓蚀作用;另外吡啶上的氮原子,可以结合质子,形成带正点的中心,而一般金属表面带负电荷,因此其与金属的吸附性较好。将其用于金属的缓蚀时,添加少量就可以有效抑制金属材料的有害腐蚀,与目前常用的缓蚀剂相比较,具有用量低、缓蚀效率高、持续作用力强的优点;本发明制备方法的合成步骤简单,反应条件温和,易于工业化。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种吡啶衍生物金属缓蚀剂,其特征在于,结构式如下所示:

    式中,n=1、2、3、4。

    2.  权利要求1所述吡啶衍生物金属缓蚀剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将氢化钠溶解在少量无水四氢呋喃中,在氮气?;は禄郝稳胨跻叶蓟蛞叶冀蟹从?,所述氢化钠与缩乙二醇或乙二醇的摩尔比为2:1~4:1;
    (2)反应直至没有氢气放出后,在室温条件下,缓慢滴入含溴代吡啶的无水二甲基甲酰胺溶液,所述溴代吡啶与缩乙二醇或乙二醇的摩尔比为3:1~4:1,滴加完成后继续反应;
    (3)反应完毕,在室温下向体系中加入含盐酸的乙醇溶液来中和剩余的氢化钠,过滤后取滤液,蒸馏除去溶剂和未反应原料,所得剩余物经重结晶后得到吡啶衍生物金属缓蚀剂。

    3.  根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述反应的反应温度为55~75℃,反应时间为6~8小时。

    4.  根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述蒸馏为减压蒸馏。

    5.  根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述重结晶为甲苯和乙酸乙酯重结晶。

    说明书

    说明书一种吡啶衍生物金属缓蚀剂及其制备方法
    技术领域
    本发明涉及一种金属缓蚀剂及其制备方法,尤其涉及一种吡啶衍生物金属缓蚀剂及其制备方法。
    背景技术
    从古至今,金属材料与人的生活息息相关。在现代工业中,钢铁仍是最重要的材料之一,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,但是金属腐蚀一直困扰着人们,据报道,每年由于金属腐蚀而造成的经济损失占国民生产总值的1.5~2.4%。为了应对金属腐蚀,人们对金属缓蚀剂的使用越来越多。
    缓蚀剂是一种防腐蚀化学品,它少量加入环境介质中,就可以和金属表面发生物理或化学作用,从而显著地降低金属的腐蚀速度?;菏醇恋氖褂貌恍枰厥馍璞?,也不需要改变金属构件的性质,具有经济有效、适应性强的优点,广泛应用于工业生产各过程中,成为一种重要的防腐蚀技术手段。
    缓蚀剂种类繁多,主要有无机物,如砷、氯化亚铜、碘化物等;有机物如脂肪胺、酰胺及其衍生物、咪唑啉、噻唑啉、烷基吡啶等,相对于无机物缓蚀剂而言,有机物作为缓蚀剂具有环保、持久等优点,已成为当前缓蚀剂领域的研究热点之一。有机缓蚀剂种类虽多,但又存在分子设计不合理、合成路线和工艺复杂、产率低、缓蚀效率有待提高等缺点。如CN 101709472 A中提到的取代吡啶甲酰腙金属缓蚀剂就存在合成步骤复杂、不易工业化等不足;专利CN 101974762 A申请的一种环保型金属缓蚀剂虽然较为环保,但缓蚀效率较低;因此开发合成方便、缓蚀效率高、持续作用能力强的高效有机缓蚀剂成为金属缓蚀发展的迫切需要。
    发明内容
    本发明的目的在于提供一种吡啶衍生物金属缓蚀剂及其制备方法,所制得的缓蚀剂化合物基本构成中含有双吡啶基团和缩乙二醇基团,具有较高的缓蚀效率。
    为实现上述目的,本发明所采用的技术方案为:
    一种吡啶衍生物金属缓蚀剂,其结构式如式(1)所示:

    式中,n=1、2、3、4。
    上述吡啶衍生物金属缓蚀剂的制备方法,具体包括如下步骤:
    (1)将氢化钠溶解在少量无水四氢呋喃中,在氮气?;は禄郝稳胨跻叶蓟蛞叶冀蟹从?,所述氢化钠与缩乙二醇或乙二醇的摩尔比为2:1~4:1;
    (2)反应直至没有氢气放出后,在室温条件下,缓慢滴入含溴代吡啶的无水二甲基甲酰胺溶液,所述溴代吡啶与缩乙二醇或乙二醇的摩尔比为3:1~4:1,滴加完成后继续反应;
    (3)反应完毕,在室温下向体系中加入含盐酸的乙醇溶液中和剩余的氢化钠,过滤后取滤液,蒸馏除去溶剂和未反应原料,所得剩余物经重结晶后得到吡啶衍生物金属缓蚀剂。
    按上述方案,步骤(2)所述反应的反应温度为55~75℃,反应时间为6~8小时。
    按上述方案,所述蒸馏为减压蒸馏。
    按上述方案,所述重结晶为甲苯和乙酸乙酯重结晶。
    本发明所述吡啶衍生物金属缓蚀剂的制备过程中,所涉及的反应方程式如下:
    (1)步骤(1)氢化钠和缩乙二醇的反应:

    (2)步骤(2)加入溴代吡啶继续反应,反应式如下:

    式中,n=1、2、3、4。
    本发明的有益效果:(1)本发明吡啶衍生物金属缓蚀剂,由于双吡啶基团中间的连接基团具有一定的亲水性,相比较于其他吡啶类缓蚀剂具有较好的水溶性,因此在水溶液中对金属具有较好的缓蚀作用;
    (2)将本发明所述吡啶衍生物金属缓蚀剂用于金属的缓蚀,由于其具有双吡啶的结构,吡啶上的的氮原子,可以结合质子,形成带正点的中心,而一般金属表面带负电荷,因此其与金属的吸附性较好,将其用于金属的缓蚀时,添加少量就可以有效抑制金属材料的有害腐蚀,与目前常用的缓蚀剂相比较,具有用量低、缓蚀效率高持续作用力强的优点;
    (3)本发明合成步骤简单,反应条件温和,易于工业化。
    附图说明
    图1为本发明实施例1制得的1,2-双(吡啶-2-基氧基)乙烷的核磁共振1H-NMR谱图。
    图2为本发明实施例2制得的2,2’-((氧化双(乙烷-2,1-二基))双(氧基))联吡啶的核磁共振1H-NMR谱图。
    具体实施方式
    以下具体实施方式进一步阐释本发明的技术方案,但不作为对本发明?;し段У南拗?。
    实施例1
    吡啶衍生物金属缓蚀剂:1,2-双(吡啶-2-基氧基)乙烷,分子式如下:

    上述吡啶衍生物金属缓蚀剂的制备方法,具体步骤包括如下:
    (1)将0.06mol的氢化钠放入三口烧瓶中,再加入20mL无水四氢呋喃,在氮气?;は陆?.03mol乙二醇缓慢滴加入烧瓶中,直到没有氢气放出;
    (2)然后在室温条件下,向烧瓶中缓慢滴入含0.09mol的溴代吡啶的无水二甲基甲酰胺溶液,滴完后升温到55℃,继续搅拌6小时;
    (3)反应完毕,室温下向反应产物中加入10mL含0.06mol盐酸的乙醇溶液中和剩余的氢化钠,过滤,取滤液,旋蒸除去部分溶剂,然后减压蒸馏除去未反应原料,所得剩余物用100mL甲苯和50mL乙酸乙酯重结晶得到目标产物。
    本实施例制得的缓蚀剂的核磁共振1H-NMR谱图见图1。图1中,δ=7.27处是DCCl3的溶剂峰,其余质子位移δ为:8.14-8.16(t,2H),7.55-7.60(m,2H),6.79-6.90(m,2H),4.68(s,4H)。从核磁氢谱中化学位移数据分析可知,最终产物和设计目标产物一致,且核磁图上杂质峰较少,说明产物的纯度较高。
    将本实施例制备得到的金属缓蚀剂配制成质量分数为千分之五的缓蚀剂水溶液,进行如下腐蚀评价:
    (1)中性腐蚀溶液评价
    评价条件:腐蚀溶液为3.5%的氯化钠溶液,常温常压下5h,缓蚀剂浓度为75mg/L,试验材质为A3碳钢和铜片,实验结果见表1。
    表1常温常压条件下中性腐蚀溶液评价

    (2)酸性腐蚀溶液评价
    评价条件:腐蚀溶液为浓度1mol/L的盐酸溶液,常温常压下,5h,缓蚀剂浓度为75mg/L,试验材质为A3碳钢和铜片,试验结果见表2。
    表2常温常压条件下酸性腐蚀溶液评价

    综上所述,本实施例制备得到的吡啶衍生物金属缓蚀剂在水溶液中对金属具有较好的缓蚀作用,具有用量低、缓蚀效率高的优点;
    实施例2
    吡啶衍生物金属缓蚀剂:2,2’-((氧化双(乙烷-2,1-二基))双(氧基))联吡啶,分子式如下:

    上述吡啶衍生物金属缓蚀剂的制备方法,具体步骤包括如下:
    (1)将0.075mol的氢化钠放入三口烧瓶中,再加入20mL无水四氢呋喃,在氮气?;は陆?.025mol一缩二乙二醇缓慢滴加入烧瓶中,直到没有氢气放出;
    (2)然后在室温条件下,向烧瓶中缓慢滴入含0.01mol的溴代吡啶的无水二甲基甲酰胺溶液,滴完后升温到65℃,继续搅拌7小时;
    (3)反应完毕,室温下向反应产物中加入10mL含0.075mol盐酸的乙醇溶液中和剩余的氢化钠,过滤,去滤液,旋蒸除去部分溶剂,然后减压蒸馏除去未反应原料,所得剩余物用120mL甲苯和50mL乙酸乙酯重结晶得到目标产物。
    本实施例制得的缓蚀剂的核磁共振1H-NMR谱图见图2。图2中,δ=7.27处是DCCl3的溶剂峰,其余质子位移δ为:8.12-8.14(t,2H),7.53-7.59(m,2H),6.77-6.88(m,2H),4.49-4.52(t,4H),3.91-3.94(t,4H)。从核磁氢谱中化学位移数据分析可知,最终产物和设计目标产物一致,且核磁图上杂质峰较少,说明产物的纯度较高。
    将本实施例制备得到的金属缓蚀剂配制成质量分数为千分之五的缓蚀剂水溶液,进行如下腐蚀评价:
    (1)中性腐蚀溶液评价
    评价条件:腐蚀溶液为3.5%的氯化钠溶液,常温常压下5h,缓蚀剂浓度为75mg/L,试验材质为A3碳钢和铜片,实验结果见表3。
    表3缓蚀剂常温常压条件下中性腐蚀溶液评价


    (2)酸性腐蚀溶液评价
    评价条件:腐蚀溶液为浓度1mol/L的盐酸溶液,常温常压下,5h,缓蚀剂浓度为75mg/L,试验材质为A3碳钢和铜片,试验结果见表4。
    表4缓蚀剂常温常压条件下酸性腐蚀溶液评价

    综上所述,本实施例制备得到的吡啶衍生物金属缓蚀剂在水溶液中对金属具有较好的缓蚀作用,具有用量低、缓蚀效率高的优点。
    实施例3
    吡啶衍生物金属缓蚀剂:1,2-双(2-(吡啶-2-基氧基)乙氧基)乙烷,分子式如下:

    上述吡啶衍生物金属缓蚀剂的制备方法,具体步骤包括如下:
    (1)将0.12mol的氢化钠放入三口烧瓶中,再加入20mL无水四氢呋喃,在氮气?;は陆?.03mol二缩三乙二醇缓慢滴加入烧瓶中,直到没有氢气放出;
    (2)然后在室温条件下,向烧瓶中缓慢滴入含0.12mol的溴代吡啶的无水二甲基甲酰胺溶液,滴完后升温到75℃,继续搅拌8小时;
    (3)反应完毕,室温下向反应产物中加入10mL含0.12mol盐酸的乙醇溶液中和剩余的氢化钠,过滤,取滤液,旋蒸除去部分溶剂,然后减压蒸馏除去未反应原料,所得剩余物用150mL甲苯和60mL乙酸乙酯重结晶得到目标产物。
    将本实施例制备得到的金属缓蚀剂配制成质量分数为千分之五的缓蚀剂水溶液,进行如下腐蚀评价:
    (1)中性腐蚀溶液评价
    评价条件:腐蚀溶液为3.5%的氯化钠溶液,常温常压下5h,缓蚀剂浓度为75mg/L,试验材质为A3碳钢和铜片,实验结果见表5。
    表5缓蚀剂常温常压条件下中性腐蚀溶液评价

    (2)酸性腐蚀溶液评价
    评价条件:腐蚀溶液为浓度1mol/L的盐酸溶液,常温常压下5h,缓蚀剂浓度为75mg/L,试验材质为A3碳钢和铜片,试验结果见表6。
    表6缓蚀剂常温常压条件下酸性腐蚀溶液评价

    综上所述,本实施例制备得到的吡啶衍生物金属缓蚀剂在水溶液中对金属具有较好的缓蚀作用,具有用量低、缓蚀效率高的优点。
    实施例4
    吡啶衍生物金属缓蚀剂:2,2'-((((氧化双(乙烷-2,1-二基))双(氧基))双(乙烷-2,1-二基))双(氧基))联吡啶,分子式如下:

    上述吡啶衍生物金属缓蚀剂的制备方法,具体步骤包括如下:
    (1)将0.12mol的氢化钠放入三口烧瓶中,再加入20mL无水四氢呋喃,在氮气?;は陆?.03mol二缩三乙二醇缓慢滴加入烧瓶中,直到没有氢气放出;
    (2)然后在室温条件下,向烧瓶中缓慢滴入含0.12mol的溴代吡啶的无水二甲基甲酰胺溶液,滴完后升温到75℃,继续搅拌8小时;
    (3)反应完毕,室温下向反应产物中加入10mL含0.12mol盐酸的乙醇溶液中和剩余的氢化钠,过滤,取滤液,旋蒸除去部分溶剂,然后减压蒸馏除去未反应原料,所得剩余物用170mL甲苯和80mL乙酸乙酯重结晶得到目标产物。
    将本实施例制备得到的金属缓蚀剂配制成质量分数为千分之五的缓蚀剂水溶液,进行如下腐蚀评价:
    (1)中性腐蚀溶液评价
    评价条件:腐蚀溶液为3.5%的氯化钠溶液,常温常压下5h,缓蚀剂浓度为75mg/L,试验材质为A3碳钢和铜片,实验结果见表7。
    表7缓蚀剂常温常压条件下中性腐蚀溶液评价

    (2)酸性腐蚀溶液评价
    评价条件:腐蚀溶液为浓度1mol/L的盐酸溶液,常温常压下5h,缓蚀剂浓度为75mg/L,试验材质为A3碳钢和铜片,试验结果见表8。
    表8缓蚀剂常温常压条件下酸性腐蚀溶液评价

    综上所述,本实施例制备得到的吡啶衍生物金属缓蚀剂在水溶液中对金属具有较好的缓蚀作用,具有用量低、缓蚀效率高的优点。

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