一种植物型复合高效缓蚀剂及其制备方法和应用

摘要

本发明提供了一种植物型复合高效缓蚀剂，由如下质量百分比的原料制成：植物12‑66.0％、钼酸钠5.0‑16.0％、葡萄糖酸钠1.5‑12％、酒石酸钠3.5‑25％、硫酸锌0‑23％和磷酸二氢钾4.0‑23.0％。本发明的缓蚀剂缓蚀能力强，对氯盐型融雪剂可以起到缓蚀效果。加入缓蚀剂后可降低氯盐型融雪剂对金属和混凝土的腐蚀性以及植被的危害。缓蚀剂以植物为主，无毒，是一种非常高效环保的缓蚀剂。本发明还提供了所述的植物型复合高效缓蚀剂的制备方法和应用。

权利要求

1.一种植物型复合高效缓蚀剂，由如下质量百分比的原料制成：植物50.8‑65.8％、钼酸钠5.8‑7.9％、葡萄糖酸钠3.5‑6.8％、酒石酸钠6.5‑12.3％、硫酸锌3.0‑6.0％和磷酸二氢钾4.3‑19.0％；植物为干海带。

2.根据权利要求1所述的植物型复合高效缓蚀剂，其特征在于：由如下质量百分比的原料制成：植物65.7％、钼酸钠7.9％、葡萄糖酸钠5.3％、酒石酸钠10.5％、硫酸锌5.3％和磷酸二氢钾5.3％。

3.根据权利要求1所述的植物型复合高效缓蚀剂，其特征在于：由如下质量百分比的原料制成：植物56.82％、钼酸钠6.82％、葡萄糖酸钠4.55％、酒石酸钠9.09％、硫酸锌4.54％和磷酸二氢钾18.18％。

4.权利要求1‑3任意一项所述的植物型复合高效缓蚀剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)在常温、干燥环境下，将植物用万能破碎机破碎至80μm以下，得到植物粉末；

(2)按配比准备原料，将钼酸钠、葡萄糖酸钠、酒石酸钠、硫酸锌和磷酸二氢钾加入到步骤(1)中所述植物粉末中，研磨至80μm以下，形成粉末状植物型复合高效缓蚀剂。

5.权利要求1‑3任意一项所述的植物型复合高效缓蚀剂在融雪剂中的应用，其特征在于：按照2‑4％的质量比添加入含有氯盐型的融雪剂中使用，所述含氯盐由氯化钠、氯化钙和氯化镁中的两种或三种组成。

说明书

一种植物型复合高效缓蚀剂及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于缓蚀剂技术领域，特别是涉及一种植物型复合高效缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 金属防护的方法有很多，其中通过缓蚀剂来保护金属的方法因其具有用量少、见效快、来源广泛、适用性强等特点而前景广阔。缓蚀剂的类型因划分方式而异分类为：根据
它本身的物性可分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂两种；根据所应用的介质类型又可分为酸性
缓蚀剂、中性缓蚀剂和碱性缓蚀剂。研究较早的缓蚀剂为铬酸盐、汞盐等为主的无机缓蚀
剂，但是随着缓蚀剂的发展，这类有毒、有害的无机缓蚀剂的应用正在减少。

[0003] 常用的酸洗缓蚀剂中，主要包括含有毒铬酸根的无机缓蚀剂，有机磷、氮、氧、硫及其衍生物，如咪唑啉及其盐、季铵盐类、松香衍生物、磺酸盐、亚胺乙酸衍生物及炔醇类等。
含氮缓蚀剂虽然具有良好的缓蚀效果，但其大多为杂环类化合物，毒性大，对人体和自然环
境均会造成较大的伤害。

[0004] 随着绿色生态文明建设的提出及绿色发展理念的不断深入和践行，环境友好型植物缓蚀剂的研发愈来愈受到国内外学术界的关注。植物缓蚀剂具有无毒、无污染、成本低廉
以及材料易取等优点，将在缓蚀剂的发展中起到重要的作用。

[0005] 2008年，Raja等(Raja P B，Sethuraman M G.Inhibitive effect of black pepper extract on the sulphuric acid corrosion of mild steel[J].Materials 
Letters，2008，62(17‑18):2977‑2979)通过研究发现，黑胡椒提取物对软钢在1.0mol/L的
H2SO4中具有良好的缓蚀作用，缓蚀率随温度的上升而增大。Okafor等(Okafor P C，Ikpi M 
E，Uwah I E，et al.Inhibitory action of Phyllanthus amarus extracts on the 
corrosion of mild steel in acidic media[J].Corrosion Science，2008，50:2310‑
2317)采用失重法和量气法研究了苦味叶下株提取物对软钢在2.0mol/L的HCl和2.0mol/L
的H2SO4溶液中的缓蚀作用，发现该提取物对软钢在两种无机酸介质中均具有良好的缓蚀作
用，缓蚀性能随温度的升高而不断增强；且在钢表面的吸附类型主要为化学吸附。2009年，
Ostovari A等(Ostovari A，Hoseinieh S M，Peikari M，et al.Corrosion inhibition of 
mild steel in 1M HCl solution by henna extract:A comparative study of the 
inhibition by henna and its constituents(lawsone，gallic acid，a‑D‑glucose and 
tannic acid)[J].Corrosion Science，2009，51:1935‑1949)研究了散沫花(henna)的提取
物还有它的主要成分散沫花素、单宁酸、五倍子酸、ɑ‑d‑葡萄糖对低碳钢在1.0mol/L的HCl
溶液中的缓蚀作用。2015年，Fiori‑Bimbi等(Fiori‑Bimbi M V，Alvarez P E，Vaca H，et 
al.Corrosion inhibition of mild steel in HCl solution by pectin[J].Corrosion 
Science，2015，92(1):192‑199)研究了在盐酸介质中果胶对低碳钢的缓蚀效果，发现随着
果胶浓度的增加，缓蚀率会增加，果胶是一种很好的混合型抑制剂。现有的缓蚀剂对碳钢具
有缓蚀效果，没有提及对植物和混凝土的缓蚀效果；另以植物为原料提取的缓蚀剂，成本
高、提取有效成分效率低，难以形成工业化生产。现有的缓蚀剂的制备方法复杂，制备过程
中产生化学污染。

发明内容

[0006] 为了减少氯盐型融雪剂对金属结构物的锈蚀，同时减少盐类对植被的影响和对混凝土结构物的腐蚀，同时减缓非饮用水金属输水管线的锈蚀。本发明的目的在于提供一种
植物型复合高效缓蚀剂。本发明还提供了所述的植物型复合高效缓蚀剂的制备方法和应
用。

[0007] 本发明采用的技术方案是：

[0008] 一种植物型复合高效缓蚀剂，由如下质量百分比的原料制成：植物12‑66.0％、钼酸钠5.0‑16.0％、葡萄糖酸钠1.5‑12％、酒石酸钠3.5‑25％、硫酸锌0‑23％和磷酸二氢钾
4.0‑23.0％。

[0009] 本发明所述的植物型复合高效缓蚀剂，其中，由如下质量百分比的原料制成：植物50.8‑65.8％、钼酸钠5.8‑7.9％、葡萄糖酸钠3.5‑6.8％、酒石酸钠6.5‑12.3％、硫酸锌3.0‑
6.0％和磷酸二氢钾4.3‑19.0％。

[0010] 本发明所述的植物型复合高效缓蚀剂，其中，所述植物为海带或褐藻类植物。

[0011] 本发明所述的植物型复合高效缓蚀剂，其中，所述植物为干海带。

[0012] 本发明所述的植物型复合高效缓蚀剂，其中，由如下质量百分比的原料制成：植物65.7％、钼酸钠7.9％、葡萄糖酸钠5.3％、酒石酸钠10.5％、硫酸锌5.3％和磷酸二氢钾
5.3％。

[0013] 本发明所述的植物型复合高效缓蚀剂，其中，由如下质量百分比的原料制成：植物56.82％、钼酸钠6.82％、葡萄糖酸钠4.55％、酒石酸钠9.09％、硫酸锌4.54％和磷酸二氢钾
18.18％。

[0014] 本发明所述的植物型复合高效缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：

[0015] (1)在常温、干燥环境下，将植物用万能破碎机破碎至80μm以下，得到植物粉末；

[0016] (2)按配比准备原料，将钼酸钠、葡萄糖酸钠、酒石酸钠、硫酸锌和磷酸二氢钾加入到步骤(1)中所述植物粉末中，研磨至80μm以下，形成粉末状植物型复合高效缓蚀剂。

[0017] 本发明所述的植物型复合高效缓蚀剂在融雪剂中的应用，按照2‑4％的质量比添加入含有氯盐型的融雪剂中使用，所述含氯盐由氯化钠、氯化钙和氯化镁中的两种或三种
组成。

[0018] 本发明所述的植物型复合高效缓蚀剂，具有以下优点：

[0019] (1)本发明缓蚀剂，原材料广泛、环保，可直接添加到氯盐型融雪剂中，添加剂量少，对氯盐型融雪剂具有广谱、稳定的缓蚀效果。

[0020] (2)本发明缓蚀剂具有较高活性，缓蚀效率高，在10‑20wt％的氯化钠溶液中，缓蚀率可达到85％以上，碳钢腐蚀率可小于0.03mm/a。同时为绿植生长提供所需的营养元素，如
氨基酸、维生素、葡萄糖、钾离子、磷酸根离子、锌离子、极大改善了氯盐型融雪剂将植物“渴
死”的现象。

[0021] (3)本发明缓蚀剂中植物如海带不仅含有丰富的蛋白质、维生素和矿物质，而且还含有褐藻酸、甘露醇、氨基酸、岩藻黄素、甾醇类化合物和不饱和脂肪酸、果胶等成分，这些
成分中有大量的含N、O的官能团，如氨基、羟基、醛基等，所述植物通过N、O原子上的孤对电
子和Fe的空d轨道形成配位键吸附于碳钢表面的反应活性位点，改变碳钢的表面状态，与其
他化学成分产生协同效应，抑制腐蚀反应的发生，从而具有缓蚀作用。同时植物如海带含有
的胶质体中含有的果胶，阻止氯离子迁移运动，有效阻止金属的锈蚀和氯离子对混凝土的
渗透作用，具有对混凝土结构物、金属结构物，缓蚀率高，低腐蚀的特点。在保证冬季道路行
车安全的同时，提高道路沿线设施、结构物的耐久性和环境的可持续发展。

[0022] (4)本发明采用缓蚀剂复配增效的方法，充分发挥各组分的协同作用，具有优异的缓蚀效果，缓蚀率均达到85％以上。

[0023] 本发明所述的植物型复合高效缓蚀剂的制备方法，制作过程简单，不产生二次环境污染，利于推广应用。

[0024] 本发明所述的植物型复合高效缓蚀剂在融雪剂中的应用，可以达到缓蚀高效的效果。

[0025] 下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

[0026] 实施例1

[0027] 一种植物型复合高效缓蚀剂，由如下质量百分比的原料制成：植物65.7％、钼酸钠7.9％、葡萄糖酸钠5.3％、酒石酸钠10.5％、硫酸锌5.3％和磷酸二氢钾5.3％；所述植物为
干海带。

[0028] 本实施例所述的植物型复合高效缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：

[0029] (1)在常温、干燥环境下，将植物用万能破碎机破碎至80μm以下，得到植物粉末；

[0030] (2)按配比准备原料，将钼酸钠、葡萄糖酸钠、酒石酸钠、硫酸锌和磷酸二氢钾加入到步骤(1)中所述植物粉末中，研磨至80μm以下，形成粉末状植物型复合高效缓蚀剂。

[0031] 本实施例所述的植物型复合高效缓蚀剂在融雪剂中的应用，按照3％的质量比添加入含有氯盐型的融雪剂中使用，所述含氯盐由氯化钠、氯化钙和氯化镁中的两种或三种
组成。

[0032] 实施例2

[0033] 一种植物型复合高效缓蚀剂，由如下质量百分比的原料制成：植物56.82％、钼酸钠6.82％、葡萄糖酸钠4.55％、酒石酸钠9.09％、硫酸锌4.54％和磷酸二氢钾18.18％；所述
植物为干海带。

[0034] 本实施例所述的植物型复合高效缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：

[0035] (1)在常温、干燥环境下，将植物用万能破碎机破碎至80μm以下，得到植物粉末；

[0036] (2)按配比准备原料，将钼酸钠、葡萄糖酸钠、酒石酸钠、硫酸锌和磷酸二氢钾加入到步骤(1)中所述植物粉末中，研磨至80μm以下，形成粉末状植物型复合高效缓蚀剂。

[0037] 本实施例所述的植物型复合高效缓蚀剂在融雪剂中的应用，按照3％的质量比添加入含有氯盐型的融雪剂中使用，所述含氯盐由氯化钠、氯化钙和氯化镁中的两种或三种
组成。

[0038] 表1列出了实施例1‑2中缓蚀剂的各组分的配比，其中的数值是指各组分在缓蚀剂中的重量百分比。

[0039] 表1缓蚀剂实施例组分

[0040] 组分 实施例1 实施例2海带 65.7 56.82
钼酸钠 7.9 6.82
葡糖糖酸钠 5.3 4.55
酒石酸钠 10.5 9.09
硫酸锌 5.3 4.54
磷酸二氢钾 5.3 18.18

[0041] 采用以下实验评价实施例1‑2制得的缓蚀剂的性能：

[0042] 1.缓蚀剂碳钢腐蚀率测定实验

[0043] 采用间浸悬挂失重法评价实施例1‑2制得的缓蚀剂的缓蚀率，在室温条件下，将同一规格45×30mm铁片打磨、用无水乙醇冲洗、烘干至恒重后称重，精确到0.1mg。配置10wt％
至20wt％的氯盐型融雪剂溶液，加入氯盐型融雪剂质量的3％的缓蚀剂，将预处理的铁片悬
挂到融雪剂溶液中72h。实验结束后，将铁片浸入10wt％HCl溶液，约3‑4min中除尽铁锈，再
用3wt％的氢氧化钠溶液中浸泡30s，擦干后，用无水乙醇洗涤浸泡3min，擦干，在105℃烘箱
中烘干至恒重，称重。计算腐蚀率和缓蚀率，比较融雪剂加入缓蚀剂和未加缓蚀剂腐蚀率的
变化情况。结果见表2。

[0044] 腐蚀率计算公式如下式：

[0045] 以mm/a表示的腐蚀率ΔG1按式(1)计算：

[0046]

[0047] 式中：m——试片质量损失，g；

[0048] m0——试片酸洗空白试验的质量损失平均值，g；

[0049] s——试片的表面积，cm2；

[0050] ρ——试片的密度，7.85g/cm3；

[0051] t——试验时间，h；

[0052] 8760——与1年相当的小时数，h/a；

[0053] 10——与1cm相当的毫米数，mm/cm；

[0054] 缓蚀率计算公式为：

[0055] X＝(ΔG0‑ΔG1)/ΔG0

[0056] ΔG0：空白溶液的碳钢腐蚀率

[0057] 表2缓蚀剂碳钢腐蚀率和缓蚀率

[0058]

[0059] 2.植物耐盐试验

[0060] 挑选同一批次，长势良好，大小相同的绿萝为试验对象，选择下部具有自吸水功能的花盆。分别配置浓度3wt％的氯化钠溶液，加入氯化钠质量3％的缓蚀剂，加入800mL溶液
于花盆中，每三个花盆一组，观察绿萝的生长情况，直至出现受害现象前，记录生长天数，并
检测土壤中含有的盐分总量，结果见表3。

[0061] 表3植物耐盐试验结果

[0062] 种类 受害前生长天数 耐盐量(mg/100g)氯化钠 3 265
氯化钠+实施例1 17 1468
氯化钠+实施例2 19 1495

[0063] 3.混凝土腐蚀性试验

[0064] 根据GB/T 50082‑2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中抗冻试验(单面冻融法)中的规定成型混凝土试件，将静养好的混凝土块浸渍在3wt％浓度的氯化
钠溶液中，在氯化钠溶液中加入质量比3％的缓蚀剂。在‑20℃的环境下冷冻3小时，在10摄
氏度的环境下融冻1小时，反复融冻，反复进行30天，融雪剂溶液每周更换一次，并且称重混
凝土块的重量，根据质量损失计算混凝土腐蚀率，在与氯化钠对比计算出腐蚀比率，结果见
表4。

[0065] 表4混凝土腐蚀性试验结果

[0066]种类 混凝土腐蚀率(％) 腐蚀比率(％)
氯化钠 6.34 /
氯化钠+实施例1 1.35 21.29
氯化钠+实施例2 0.90 14.20

[0067] ※腐蚀比率(％)是以氯化钠的腐蚀率为100％

[0068] 综合上述表2‑4各项指标可以看出，本发明的缓蚀剂缓蚀能力强，对氯盐型融雪剂可以起到缓蚀效果。加入缓蚀剂后可降低氯盐型融雪剂对金属和混凝土的腐蚀性以及植被
的危害。缓蚀剂以植物为主，无毒，是一种非常高效环保的缓蚀剂。

[0069] 以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方
案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。