水溶性聚苯胺納米粒子緩蝕劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬防腐技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水溶性聚苯胺納米粒子緩蝕劑的制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 《中國腐蝕調(diào)查報告》表明，2003年我國腐蝕總損失達4979億元以上，約為當年 ⑶P的5%，我國2014年⑶P約為61. 1萬億元，按最低比例3%計算，腐蝕造成的直接經(jīng)濟 損失將高達1. 8萬億元。著名海洋防護專家、工程院院士侯保榮先生和北京科技大學李曉 剛教授在2013年海洋防護材料與工程應用研討會上同時指出，全國每年因腐蝕帶來的直 接和間接經(jīng)濟損失比臺風、地震、旱災、水災和火災帶來經(jīng)濟損失之和還要大。隨著石油資 源日益枯竭以及人們環(huán)保意識的增強，加之油質(zhì)不易分解等問題的存在，使得開發(fā)水基防 銹劑具有重要意義。
[0003] 1980年以前，國內(nèi)外大量采用鉻酸鹽、亞硝酸鹽作為水溶性緩蝕劑，雖然防銹效果 比較好，但鉻酸鹽污染環(huán)境，亞硝酸鹽會對工作人員存在嚴重的健康隱患。美、日等國明令 禁止亞硝酸鈉在水性溶液中的使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種水溶性聚苯胺納米粒子緩蝕劑的制備方法，該緩蝕劑 的緩釋時間長，適合于鍋爐、油罐、管道等酸洗時使用，同時清洗容易。
[0005] 其技術(shù)解決方案包括：
[0006] -種水溶性聚苯胺納米粒子的制備方法，包括以下步驟：
[0007] a、向模板劑中加入去離子水，在超聲作用下使模板劑完全溶解；
[0008] b、向溶解完全的模板劑中加入苯胺，在室溫下攪拌均勻后得溶液一；
[0009] c、向所述溶液一中加入氧化劑，苯胺在氧化劑的作用下發(fā)生氧化聚合反應，反應 溫度為〇_2°C，反應結(jié)束后，精制并干燥，得終產(chǎn)物聚苯胺納米粒子。
[0010] 作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，步驟a中，所述的模板劑是聚乙烯基吡咯烷酮，所述 聚乙烯基吡咯烷酮與去離子水的質(zhì)量體積比為3. 89~4. 06:50~60g/mL。
[0011] 作為本發(fā)明的另一個優(yōu)選方案，步驟b中，所述模板劑與苯胺的質(zhì)量體積比為 3. 89 ~4. 06 :2g/mL〇
[0012] 優(yōu)選的，步驟c中，所述的氧化劑是過硫酸胺和鹽酸的混合液，過硫酸胺與鹽酸的 質(zhì)量體積比為2. 04~3. 21:40g/mL，反應時間為4~5h。
[0013] 優(yōu)選的，步驟c中，精制步驟包括，在離心機上離心30min，去除上清液后，然后用 稀氨水溶液中和氧化劑中的多余鹽酸，無水乙醇和去離子水清洗至溶液呈中性，在60°C真 空干燥。
[0014] 上述制備方法制備得到的聚苯胺納米粒子作為緩蝕劑的應用，聚苯胺納米粒子配 制成濃度為〇. 5g/L的鹽酸洗液。
[0015] 所述聚苯胺納米粒子配制成濃度為0. 5g/L的鹽酸洗液。
[0016] 本發(fā)明所帶來的有益技術(shù)效果：
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明緩蝕劑不含亞硝酸鹽，且使用方法簡單，加水稀釋既用， 實現(xiàn)了本產(chǎn)品的安全環(huán)保特性。
[0018] 本發(fā)明制備得到的緩蝕劑需加水稀釋50-300倍后使用；當緩蝕劑的濃度為0. 5g/ L時，對碳鋼緩蝕率高達95. 6 %。
[0019] 本緩蝕劑的緩釋時間長，適合于鍋爐、油罐、管道等酸洗時使用，同時清洗容易。
[0020] 本發(fā)明涉及的制備方法簡單，且所用原料來源廣泛，使用量少，適用于大規(guī)模生 產(chǎn)。
【附圖說明】
[0021] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明：
[0022] 圖1為本發(fā)明制備得到的聚苯胺納米粒子的紅外光譜圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明制備得到的聚苯胺納米粒子的掃描電鏡圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明制備得到的聚苯胺納米粒子的粒徑分布圖；
[0025] 圖4為碳鋼在含有不同濃度聚苯胺納米粒子緩釋的lmol/L HC1溶液中浸泡2小 時后的極化曲線圖（25°C)。
【具體實施方式】
[0026] 本發(fā)明提出了一種水溶性聚苯胺納米粒子緩蝕劑的制備方法，為了使本發(fā)明的優(yōu) 點、技術(shù)方案更加清楚、明確，下面結(jié)合具體實施例做詳細說明。
[0027] 首先對本發(fā)明所選用主要原料的理化性質(zhì)做簡要說明：
[0028] 聚乙烯基吡咯烷酮，簡稱PVP，是N-乙烯基-2-吡咯烷酮發(fā)生聚合生成的高分子化 合物，聚乙烯吡咯烷酮是白色有吸濕性的粉末，無臭或微臭，可溶于水、乙醇、氯仿和多數(shù)有 機溶劑，不溶于乙醚。
[0029] 本發(fā)明水溶性聚苯胺納米粒子緩蝕劑的制備方法，具體包括以下步驟：
[0030] 首先向模板劑PVP中加入去離子水，采用超聲波清洗儀使模板劑完全溶解；然后 向溶解完全的模板劑中加入苯胺，在室溫下攪拌均勻后得溶液一；向溶液一中加入氧化劑， 氧化劑是選用硫酸胺和鹽酸的混合液，苯胺在氧化劑的作用下發(fā)生氧化聚合反應，反應溫 度為2°C，反應結(jié)束后，在離心機上離心30min，去除上清液后，然后用稀氨水溶液中和氧化 劑中的多余鹽酸，無水乙醇和去離子水清洗至溶液呈中性，在60°C真空干燥，得終產(chǎn)物聚苯 胺納米粒子。
[0031] 上述聚苯胺納米粒子的氧化聚合反應，如下式（1)所示，
[0033] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做詳細說明。
[0034] 實施例1 :
[0035] 本發(fā)明，水溶性聚苯胺納米粒子的制備方法，包括以下步驟：
[0036] 步驟1、在裝有攪拌槳的250mL三口燒瓶中加入4. 06g聚乙烯基吡咯烷酮和60mL 去離子水，采用超聲波清洗儀超聲至完全溶解，加入2mL苯胺，在室溫下攪拌lh，得溶液一；
[0037] 步驟2、稱取2. 04g過硫酸銨與40mL的lmol/L鹽酸溶液配制成氧化劑溶液，緩慢 滴加到溶液一中，在2°C下攪拌5h，反應式見式（1);
[0038] 步驟3、反應結(jié)束后，在離心機（AXTG16G)上離心30min，去除上清液后，然后用稀 氨水溶液中和多余鹽酸，無水乙醇和去離子水清洗至溶液呈中性，在60°C真空干燥，取少量 聚苯胺粉末與溴化鉀混合研磨壓片，在紅外光譜儀（NIC0LET 6700, Thermo)上測試紅外吸 收光譜（見圖1)，并利用電子掃描電鏡（見圖2)和激光粒度儀測量聚苯胺的粒徑和粒徑分 布（見圖3)。
[0039] 實施例2 :
[0040] 本發(fā)明，水溶性聚苯胺納米粒子的制備方法，包括以下步驟：
[0041] 步驟1 :稱取3. 89g聚乙烯基吡咯烷酮和50mL去離子水加入到250mL的三口燒瓶 中，采用超聲波清洗儀超聲至完全溶解，加入2mL苯胺，在室溫下攪拌lh，得溶液一；
[0042] 步驟2、稱取3. 21g過硫酸銨與40mL的lmol/L磷酸溶液配制成氧化劑溶液，緩慢 滴加到溶液一中，在〇°C下攪拌4h ;
[0043] 步驟3、反應結(jié)束后，采用碳酸氫鈉溶液中和后，離心清洗后，配制成緩蝕劑的濃度 為0. 5g/L的鹽酸洗液，對碳鋼在2h后的緩釋效率高達95. 6%，極化曲線（見圖4)。
[0044] 上述方式中未述及的部分采取或借鑒已有技術(shù)即可實現(xiàn)。
[0045] 需要說明的是，在本說明書的教導下本領(lǐng)域技術(shù)人員所做出的任何等同方式，或 明顯變型方式均應在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種水溶性聚苯胺納米粒子的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： a、 向模板劑中加入去離子水，在超聲作用下使模板劑完全溶解； b、 向溶解完全的模板劑中加入苯胺，在室溫下攪拌均勻后得溶液一； c、 向所述溶液一中加入氧化劑，苯胺在氧化劑的作用下發(fā)生氧化聚合反應，反應溫度 為0-2 °C，反應結(jié)束后，精制并干燥，得終產(chǎn)物聚苯胺納米粒子。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性聚苯胺納米粒子的制備方法，其特征在于：步驟a中， 所述的模板劑是聚乙烯基吡咯烷酮，所述聚乙烯基吡咯烷酮與去離子水的質(zhì)量體積比為 3. 89 ~4. 06:50 ~60g/mL。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性聚苯胺納米粒子的制備方法，其特征在于：步驟b中， 所述模板劑與苯胺的質(zhì)量體積比為3. 89~4. 06 :2g/mL。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性聚苯胺納米粒子的制備方法，其特征在于：步驟c 中，所述的氧化劑是過硫酸胺和鹽酸的混合液，過硫酸胺與鹽酸的質(zhì)量體積比為2. 04~ 3. 21:40g/mL，反應時間為4~5h。5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的水溶性聚苯胺納米粒子的制備方法，其特征在于： 步驟c中，精制步驟包括，在離心機上離心30min，去除上清液后，然后用稀氨水溶液中和氧 化劑中的多余鹽酸，并用無水乙醇和去離子水清洗至溶液呈中性，在60°C真空干燥。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法制備得到的聚苯胺納米粒子作為緩蝕劑的應用，其 特征在于：所述聚苯胺納米粒子配制成濃度為0. 5g/L的鹽酸洗液。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水溶性聚苯胺納米粒子緩蝕劑的制備方法，其首先向模板劑中加入去離子水，在超聲作用下使模板劑完全溶解；然后向溶解完全的模板劑中加入苯胺，在室溫下攪拌均勻后得溶液一；最后向溶液一中加入氧化劑，苯胺在氧化劑的作用下發(fā)生氧化聚合反應，反應溫度為0-2℃，反應結(jié)束后，精制并干燥，得終產(chǎn)物聚苯胺納米粒子。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明緩蝕劑不含亞硝酸鹽，且使用方法簡單，加水稀釋既用，實現(xiàn)了本產(chǎn)品的安全環(huán)保特性；本發(fā)明制備得到的緩蝕劑需加水稀釋50-300倍后使用；當緩蝕劑的濃度為0.5g/L時，對碳鋼緩蝕率高達95.6％。
【IPC分類】C08G73/02
【公開號】CN105315460
【申請?zhí)枴緾N201510789504
【發(fā)明人】程慶利, 劉栓, 趙海超, 陶彬, 張衛(wèi)華
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院, 中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年11月17日