本发明属于金属腐蚀防控,涉及一种氨基酸类金属表面腐蚀抑制剂的制备方法。
背景技术:
1、nto(3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮)在上世纪被确认作为高能量密度材料使用以来,由于其具有和黑索金相当的能量释放水平,却拥有更低的感度而引起了广泛的关注。得益于其不敏感特性,在武器装备使用过程中能够很大程度上降低人员和平台的使用风险,因此作为安全弹药的重要组分被应用到各种型号装备中。
2、然而,nto自身具有吸湿和酸性的特性,容易吸收空气中的水分,形成局部酸性溶液,进而导致封装的金属壳体被腐蚀,这给含有nto的武器装备的长期储存带来了挑战。有机缓蚀剂作为一类具有硫氮氧等杂原子和不饱和官能团的有机物,能够通过在金属表面与金属原子配位形成覆盖性的保护膜,从而阻隔金属表面与腐蚀媒介的接触,是一种具备应用前景的金属腐蚀防控技术,且现有技术中鲜有对有机腐蚀抑制剂的具体合成材料、制备流程和反应条件进行明确限定的解决方案,同时尚存制备工艺复杂、合成材料成本高等缺陷。因此,如何有效提升有机腐蚀抑制剂制备工艺,以实现有机腐蚀抑制剂的产业化、标准化合成,是现阶段亟待解决的技术难题。
技术实现思路
1、鉴于此,本发明提供了一种氨基酸类金属表面腐蚀抑制剂的制备方法,通过该方法制备得到的缓蚀剂材料能够在在金属表面形成一层保护性膜,该种膜的形成涉及有机分子中的官能团与金属表面的物理或化学吸附,具有致密的结构,能够阻隔nto和其他腐蚀介质与碳钢表面的直接接触,降低腐蚀反应的进行。
2、为实现上述效果,本发明提供一种氨基酸类金属表面腐蚀抑制剂的制备方法,包括如下具体步骤:s1:将一定量的氨基酸和异硫氰酸苯酯加入反应容器中,并加入溶剂,在一定反应温度下搅拌反应;s2:通过薄层色谱法监测s1的反应过程,反应结束后冷却降温,对反应生成物进行分离,得到固体产物;s3:对s2所得的固体产物进行干燥,得到氨基酸类金属表面腐蚀抑制剂。
3、可选地,所述的氨基酸为l-色氨酸,得到的所述氨基酸类金属表面腐蚀抑制剂为n-[(苯基氨基)硫氧甲基]-色氨酸缓蚀剂;或,所述的氨基酸为l-精氨酸,得到的所述氨基酸类金属表面腐蚀抑制剂为n2-[(苯基氨基)硫氧甲基]-精氨酸缓蚀剂。
4、可选地,当所述的氨基酸为l-色氨酸时,s1具体包括:所述l-色氨酸的量为1-5mmol,所述异硫氰酸苯酯的量为1-5mmol;所述溶剂为50-100ml的四氢呋喃;所述反应温度为80-90℃,所述搅拌的时间为7-9h。
5、优选地,所述l-色氨酸的量为4.9mmol,所述异硫氰酸苯酯的量为4.9mmol;所述溶剂为85ml的四氢呋喃;所述反应温度为85℃,所述搅拌的时间为8h。
6、可选地,当所述的氨基酸为l-色氨酸时,所述s2、s3具体包括:所述冷却降温速率为12-20℃/h;所述对反应生成物进行分离包括在所述冷却降温结束后,将母液浓缩并通过柱层析进行分离,pe:ea到ea进行纯化;所述干燥为真空干燥,干燥时间为35-45h。
7、优选地,所述冷却降温速率为15℃/h,所述干燥时间为40h。
8、可选地,当所述的氨基酸为l-精氨酸时,s1具体包括:所述l-精氨酸的量为5.5-8mmol,所述异硫氰酸苯酯的量为5.5-8mmol;所述溶剂为50-100ml乙醇和5-15ml二次蒸馏水;所述反应温度为50-70℃,所述搅拌的时间为4-6h。
9、优选地,所述l-色氨酸的量为5.74mmol,所述异硫氰酸苯酯的量为5.74mmol;所述溶剂为75ml乙醇和10ml二次蒸馏水;所述反应温度为60℃,所述搅拌的时间为5h。
10、可选地,当所述的氨基酸为l-精氨酸时,所述s2、s3具体包括:所述冷却降温速率为1-10℃/min;所述对反应生成物进行分离包括在所述冷却降温结束后,将所得固体用洗涤溶剂进行洗涤过滤,所述洗涤过滤的溶剂为乙醇、乙酸乙酯、二次蒸馏水中的一种或多种;所述干燥为真空冷冻干燥,干燥时间为48-72h。
11、优选地,所述冷却降温速率为5℃/min;所述洗涤溶剂为乙酸乙酯;所述干燥时间为60h。
12、本发明至少包括如下有益效果:
13、(1)本发明提供的制备方法反应条件温和,工艺流程简单,不需要使用复杂的生产工艺,搅拌温度易调控,且易于分离得到纯净产物,容易实现有机腐蚀抑制剂的工业化产出。
14、(2)反应物易获取,合成材料成本低,产品产出率高,且腐蚀抑制效果良好,较好地满足了nto基高能量密度材料长期贮存的要求的同时也节省了生产成本。
15、(3)根据本发明方法制备所得产物能够在金属表面形成保护层,具体是通过反应得到的氨基酸类有机分子中的官能团与金属表面的物理或化学吸附,进而在金属(如碳钢)表面形成一层结构致密的保护性膜,这层膜很好地阻隔了,nto和其他腐蚀介质与碳钢表面的直接接触,有效降低了腐蚀反应的进行。
16、此外,本发明的附加优点、目的,以及特征将在下面的描述中部分地加以阐述,且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显,或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构及方法步骤实现并获得。
17、本领域技术人员将会理解的是,能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述,并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
1.一种氨基酸类金属表面腐蚀抑制剂的制备方法,其特征在于,包括如下具体步骤:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述的氨基酸为l-色氨酸,得到的所述氨基酸类金属表面腐蚀抑制剂为n-[(苯基氨基)硫氧甲基]-色氨酸缓蚀剂;
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,当所述的氨基酸为l-色氨酸时,s1具体包括:所述l-色氨酸的量为1-5mmol,所述异硫氰酸苯酯的量为1-5mmol;所述溶剂为50-100ml的四氢呋喃;所述反应温度为80-90℃,所述搅拌的时间为7-9h。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于:所述l-色氨酸的量为4.9mmol,所述异硫氰酸苯酯的量为4.9mmol;所述溶剂为85ml的四氢呋喃;所述反应温度为85℃,所述搅拌的时间为8h。
5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,当所述的氨基酸为l-色氨酸时,所述s2、s3具体包括:所述冷却降温速率为12-20℃/h;所述对反应生成物进行分离包括在所述冷却降温结束后,将母液浓缩并通过柱层析进行分离,pe:ea到ea进行纯化;所述干燥为真空干燥,干燥时间为35-45h。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述冷却降温速率为15℃/h,所述干燥时间为40h。
7.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,当所述的氨基酸为l-精氨酸时,s1具体包括:所述l-精氨酸的量为5.5-8mmol,所述异硫氰酸苯酯的量为5.5-8mmol;所述溶剂为50-100ml乙醇和5-15ml二次蒸馏水;所述反应温度为50-70℃,所述搅拌的时间为4-6h。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于:所述l-色氨酸的量为5.74mmol,所述异硫氰酸苯酯的量为5.74mmol;所述溶剂为75ml乙醇和10ml二次蒸馏水;所述反应温度为60℃,所述搅拌的时间为5h。
9.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,当所述的氨基酸为l-精氨酸时,所述s2、s3具体包括:所述冷却降温速率为1-10℃/min;所述对反应生成物进行分离包括在所述冷却降温结束后,将所得固体用洗涤溶剂进行洗涤过滤,所述洗涤过滤的溶剂为乙醇、乙酸乙酯、二次蒸馏水中的一种或多种;所述干燥为真空冷冻干燥,干燥时间为48-72h。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于:所述冷却降温速率为5℃/min;所述洗涤溶剂为乙酸乙酯;所述干燥时间为60h。
