CN106222677A - 一种吡唑啉酮类化合物作为酸洗缓蚀剂的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钢材(碳钢)酸洗腐蚀与防护技术领域，具体涉及一种吡唑啉酮类化合物作为酸洗缓蚀剂的应用。一种吡唑啉酮类化合物作为酸洗缓蚀剂的应用，所述缓蚀剂的有效成分为1‑苯基‑3‑甲基‑5‑吡唑啉酮。本发明所述缓蚀剂能防止碳钢材料及其制品在与硫酸或盐酸溶液接触时所发生的腐蚀电化学反应(局部腐蚀和全面腐蚀)，用量少，来源广泛，无毒，效率高，持续作用能力强，能够有效抑制碳钢的腐蚀破坏，具有显著的应用价值和广阔的市场前景。

Description

一种吡唑啉酮类化合物作为酸洗缓蚀剂的应用
技术领域
本发明属于钢材(碳钢)酸洗腐蚀与防护技术领域，具体涉及一种吡唑啉酮类化合物作为酸洗缓蚀剂的应用。
背景技术
立足生态环境保护和可持续发展战略的需要，酸性缓蚀剂不仅要求具有低廉的成本、稳定高效的防腐效果和安全方便的管理使用方法，而且在应用开发过程中要适应绿色化学的要求，降低产品的环境负荷。
传统的高效无机酸性缓蚀剂产品如：铬酸盐类和重铬酸盐类，应用较为广泛，但因为其有毒而污染环境逐渐被禁用和淘汰。目前占有主要市场份额的有机缓蚀剂如：苯并三氮唑类、苯并咪唑类、硫脲类、胺类和脂肪酸类，仍存在防腐性能指标和零污染物排放无法统筹兼顾的问题，无毒环保由此成为了缓蚀剂在今后发展中无可回避的制约瓶颈。
采用天然或合成药物制剂如：抗菌药物和医药中间体等作为新型缓蚀剂，来源广泛、价格低廉、环境友好且对人体无毒性，用以取代传统缓蚀剂已在酸洗防腐领域中脱颖而出成为学术前沿领域的关注热点。一些抗菌性生物碱、真菌剂、维生素、氨基酸以及植物萃取有机酸都已被研究证明能够在金属表面和酸性或中性溶液等腐蚀介质发生竞争吸附反应，并且已有工作逐步从中筛选出如：嘌呤类、氨基酸类、环丙沙星和左氧氟沙星等化合物，都具有在硫酸、盐酸等酸性环境中能保持较高缓蚀效率的特点。
闫莹通过失重实验、极化曲线和交流阻抗研究了嘌呤类在1M盐酸溶液中的缓蚀效率；陈武等研究发现酪氨酸等5种氨基酸在2％的盐酸中可显著降低阴极反应的腐蚀电流；庞雪辉等研究了环氧沙星在0.5M硫酸中的吸附等温规律；此外，近期Mobin采用循环伏安结合衰减全反射红外光谱突破性的发现了半胱氨酸在1M盐酸溶液中腐蚀介质对碳钢的竞争吸附作用，更是激发了对药物或医药中间体化合物酸性环境下的缓蚀性能研究热潮。
发明内容
本发明的目的在于提供一种吡唑啉酮类化合物作为酸洗缓蚀剂的应用，具体涉及一种无毒、高效的有效成分为含吡唑啉酮类化合物的碳钢缓蚀剂，用以抑制碳钢及其制品在硫酸和盐酸溶液中的腐蚀。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种吡唑啉酮类化合物作为酸洗缓蚀剂的应用，所述缓蚀剂的有效成分为1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮(别名：依达拉奉或3-甲基-1-苯基-2-吡唑啉-5-酮)。
所述有效成分的浓度为1×10-4～1×10-3mol/L。
将所述缓蚀剂用于抑制碳钢及其制品在酸性溶液中的腐蚀防护。
将碳钢材料及其制品浸没于加入所述缓蚀剂的酸性溶液中，浸没温度为25-55℃。
所述酸性溶液选自浓度为0.5mol/L的硫酸或浓度为1mol/L的盐酸。
本发明所述缓蚀剂能防止碳钢材料及其制品在与硫酸或盐酸溶液接触时所发生的腐蚀电化学反应(局部腐蚀和全面腐蚀)，用量少，来源广泛，无毒，效率高，持续作用能力强，能够有效抑制碳钢的腐蚀破坏，具有显著的应用价值和广阔的市场前景。
本发明的有益效果是：
1.成本低。本发明缓蚀剂的有效成分为1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮，该化合物已在工业上大量生产，广泛应用于医疗和医药中间体，来源广泛，价格低廉。
2.绿色无毒环保。本发明缓蚀剂与目前市场上占有主要份额的无机缓蚀剂和胺类缓蚀剂相比，在生物体中易降解为葡萄糖醛酸等无毒物质且无致畸性，亦不会给环境带来负荷，符合绿色缓蚀剂发展的趋势。
3.适用性强。本发明缓蚀剂的适用范围广，在不同温度和较宽的酸性pH范围内均具有优良的缓蚀性能。
4.高效性。本发明添加少量的缓蚀剂就能够有效抑制碳钢材料或其相应的钢筋制品在腐蚀介质中的破坏。
5.耐久性好。本发明缓蚀剂具有长效的作用持久性，能够长时间在酸性环境中保持较高的缓蚀效率。
具体实施方式
本发明按照GB10124-88《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》进行失重试验，并采用电化学交流阻抗谱和动电位极化两种电化学方法进行缓蚀性能表征。虽然三种方法得到的缓蚀效率有一定差异，主要是由于失重法测试的是平均腐蚀速率，电化学方法测试的是瞬态过程中的腐蚀效率，但各种方法的总体变化趋势一致，可以看出在不同温度、不同缓蚀剂浓度和不同pH值条件下该化合物均具有优良的缓蚀性能。
实施例1
条件：实验材料为碳钢(Fe：99.5％，Mn：0.4-0.5％，C：0.1-0.2％)，有效缓蚀剂成分为1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮，介质为0.5mol/L的硫酸溶液，用量1L，加入1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮的有效含量为17.4mg，温度为25℃，浸没时间为3小时。
通过实验测试获得缓蚀效率分别为：失重83.2％，电化学阻抗谱85.2％，动电位极化曲线86.1％，表明化合物为用量低、效率高的缓蚀剂。
实施例2
条件：实验材料为碳钢(Fe：99.5％，Mn：0.4-0.5％，C：0.1-0.2％)，有效缓蚀剂成分为1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮，介质为0.5mol/L的硫酸溶液，用量1L，加入1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮的有效含量为87mg，温度为25℃，浸没时间为3小时。
通过实验测试获得缓蚀效率分别为：失重85.6％，电化学阻抗谱87.4％，动电位极化曲线87.8％，表明化合物为用量低、效率高的缓蚀剂。
实施例3
条件：实验材料为碳钢(Fe：99.5％，Mn：0.4-0.5％，C：0.1-0.2％)，有效缓蚀剂成分为1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮，介质为0.5mol/L的硫酸溶液，用量1L，加入1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮的有效含量为174mg，温度为25℃，浸没时间为3小时。
通过实验测试获得缓蚀效率分别为：失重95.4％，电化学阻抗谱96.5％，动电位极化曲线96.8％，表明化合物为用量低、效率高的缓蚀剂。
实施例4
条件：实验材料为碳钢(Fe：99.5％，Mn：0.4-0.5％，C：0.1-0.2％)，有效缓蚀剂成分为1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮，介质为0.5mol/L的硫酸溶液，用量1L，加入1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮的有效含量为87mg，温度为35℃，浸没时间为3小时。
通过实验测试获得缓蚀效率分别为：失重80.4％，电化学阻抗谱81.2％，动电位极化曲线81.1％，表明化合物为用量低、效率高的缓蚀剂。
实施例5
条件：实验材料为碳钢(Fe：99.5％，Mn：0.4-0.5％，C：0.1-0.2％)，有效缓蚀剂成分为1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮，介质为0.5mol/L的硫酸溶液，用量1L，加入1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮的有效含量为87mg，温度为45℃，浸没时间为3小时。
通过实验测试获得缓蚀效率分别为：失重73.2％，电化学阻抗谱76.6％，动电位极化曲线77.1％，表明化合物为用量低、效率高的缓蚀剂。
实施例6
条件：实验材料为碳钢(Fe：99.5％，Mn：0.4-0.5％，C：0.1-0.2％)，有效缓蚀剂成分为1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮，介质为0.5mol/L的硫酸溶液，用量1L，加入1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮的有效含量为87mg，温度为55℃，浸没时间为3小时。
通过实验测试获得缓蚀效率分别为：失重71.4％，电化学阻抗谱71.2％，动电位极化曲线71.5％，表明化合物为用量低、效率高的缓蚀剂。
实施例7
条件：实验材料为碳钢(Fe：99.5％，Mn：0.4-0.5％，C：0.1-0.2％)，有效缓蚀剂成分为1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮，介质为1mol/L的盐酸溶液，用量1L，加入1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮的有效含量为17.4mg，温度为25℃，浸没时间为3小时。
通过实验测试获得缓蚀效率分别为：失重81.1％，电化学阻抗谱82.4％，动电位极化曲线83.3％，表明化合物为用量低、效率高的缓蚀剂。
实施例8
条件：实验材料为碳钢(Fe：99.5％，Mn：0.4-0.5％，C：0.1-0.2％)，有效缓蚀剂成分为1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮，介质为1mol/L的盐酸溶液，用量1L，加入1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮的有效含量为87mg，温度为25℃，浸没时间为3小时。
通过实验测试获得缓蚀效率分别为：失重84.8％，电化学阻抗谱84.3％，动电位极化曲线84.8％，表明化合物为用量低、效率高的缓蚀剂。
实施例9
条件：实验材料为碳钢(Fe：99.5％，Mn：0.4-0.5％，C：0.1-0.2％)，有效缓蚀剂成分为1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮，介质为1mol/L的盐酸溶液，用量1L，加入1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮的有效含量为174mg，温度为25℃，浸没时间为3小时。
通过实验测试获得缓蚀效率分别为：失重93％，电化学阻抗谱91.4％，动电位极化曲线91.9％，表明化合物为用量低、效率高的缓蚀剂。
实施例10
条件：实验材料为碳钢(Fe：99.5％，Mn：0.4-0.5％，C：0.1-0.2％)，有效缓蚀剂成分为1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮，介质为1mol/L的盐酸溶液，用量1L，加入1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮的有效含量为87mg，温度为35℃，浸没时间为3小时。
通过实验测试获得缓蚀效率分别为：失重80.2％，电化学阻抗谱80.6％，动电位极化曲线80.2％，表明化合物为用量低、效率高的缓蚀剂。
实施例11
条件：实验材料为碳钢(Fe：99.5％，Mn：0.4-0.5％，C：0.1-0.2％)，有效缓蚀剂成分为1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮，介质为1mol/L的盐酸溶液，用量1L，加入1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮的有效含量为87mg，温度为45℃，浸没时间为3小时。
通过实验测试获得缓蚀效率分别为：失重77.5％，电化学阻抗谱76.1％，动电位极化曲线75.4％，表明化合物为用量低、效率高的缓蚀剂。
实施例12
条件：实验材料为碳钢(Fe：99.5％，Mn：0.4-0.5％，C：0.1-0.2％)，有效缓蚀剂成分为1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮，介质为1mol/L的盐酸溶液，用量1L，加入1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮的有效含量为87mg，温度为55℃，浸没时间为3小时。
通过实验测试获得缓蚀效率分别为：失重73.9％，电化学阻抗谱74.0％，动电位极化曲线74.4％，表明化合物为用量低、效率高的缓蚀剂。

Claims (5)

1.一种吡唑啉酮类化合物作为酸洗缓蚀剂的应用，其特征在于：所述缓蚀剂的有效成分为1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮。
2.根据权利要求1所述的一种吡唑啉酮类化合物作为酸洗缓蚀剂的应用，其特征在于：所述有效成分的浓度为1×10-4～1×10-3mol/L。
3.根据权利要求1或2所述的一种吡唑啉酮类化合物作为酸洗缓蚀剂的应用，其特征在于：将所述缓蚀剂用于抑制碳钢及其制品在酸性溶液中的腐蚀防护。
4.根据权利要求3所述的一种吡唑啉酮类化合物作为酸洗缓蚀剂的应用，其特征在于：将碳钢材料及其制品浸没于加入所述缓蚀剂的酸性溶液中，浸没温度为25-55℃。
5.根据权利要求4所述的一种吡唑啉酮类化合物作为酸洗缓蚀剂的应用，其特征在于：所述酸性溶液选自浓度为0.5mol/L的硫酸或浓度为1mol/L的盐酸。
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