二乙基氨荒酸钠缓蚀剂的合成研究

张洪利，刘秉智，曹 强

(渭南师范学院化学与生命科学学院，陕西渭南714000)

二乙基氨荒酸钠缓蚀剂的合成研究

张洪利，刘秉智，曹 强

(渭南师范学院化学与生命科学学院，陕西渭南714000)

在碱性条件下，以二乙胺、二硫化碳为原料合成二乙基氨荒酸钠缓蚀剂.分别研究了反应物摩尔比、反应温度、缓蚀剂浓度、介质环境等对缓蚀效果的影响.结果表明:当二乙胺与二硫化碳摩尔比为0.7︰1，氢氧化钠浓度30%，反应温度为5℃－10℃，二乙基氨荒酸钠产率为90.98%，用作缓蚀剂浓度为0.04mol·L－1时，在酸性介质中的缓蚀效率最佳，可达到98.28%，腐蚀速率0.0016g/(m2·y).该合成二乙基氨荒酸钠缓蚀剂方法简单，得到的缓蚀剂效果好.

缓蚀剂;二乙基氨荒酸钠;二乙胺;二硫化碳

金属腐蚀普遍存在于各行各业，造成巨大的经济损失和环境生态问题，占我国GDP 5%［1］3－5.化学药品是方便、廉价、有效的腐蚀控制方法［2］20－23.近几年来陆续有文献报道，在碱性条件下，仲胺与二硫化碳反应生成的是一类含硫、氮的盐，而且这类化合物含有C=S不饱和键，如二硫代氨基甲酸盐(DTC)、二乙基氨荒酸钠(NaDDTC).可作为锅炉、管路清洗、油田酸化缓蚀剂，阻止酸性条件下对设备的腐蚀，具有良好的效果［3－5］.

本文以二乙胺和二硫化碳为原料，在碱性条件下，合成二乙基氨荒酸钠缓蚀剂，探索开发一种适用于在酸性条件下的高效缓蚀剂，提供应用参考依据.

1 实验

1.1 试剂仪器

试剂:二乙胺:分析纯，天津化学试剂厂;

二硫化碳:分析纯，成都化学试剂厂;

氢氧化钠:分析纯，天津化学试剂厂.

仪器:W201B恒温水浴锅，上海申胜生物技术有限公司;

JJ－3搅拌器，常州国华电器有限公司;

ALC－210.4电子天平，北京赛多利斯仪器系统公司.

1.2 合成原理

乙二胺和二硫化碳反应生成含有杂原子氮、硫的化合物二乙基氨荒酸钠，具有很好的缓蚀效果.其反应方程式如图1.

1.3 合成方法

在三口烧瓶中加入一定量的NaOH溶液和二乙胺溶液混合，在不断搅拌下慢慢加入CS2.由于该反应是放热反应，故加入CS2过快时有白色“烟雾”溢出.因此加入CS2一定要缓慢并且不断的搅拌，防止CS2的挥发.反应过程中温度控制在5℃－10℃，夏天可以在冰水浴中进行.为了使反应彻底，在加完CS2后稍冷，再水浴加热反应器，使反应混合器微沸1h，(因反应物CS2的沸点为46.5℃ ，二乙胺的沸点为56.3℃，故加热反应液只能微沸，以防止反应物溢出而浪费原料，污染环境).由于微沸温度不好控制，实际操作中可以增加一个回流装置.

1.4 二乙基氨荒酸钠缓蚀剂缓蚀性能的评价方法

采用中华人民共和国电力行业标准，化学清洗缓蚀剂应用性能评价指标及试验方法，编号DL/T 523－2007［6］.挂片的长 a=29.92mm，挂片的宽 b=14.76mm，挂片的厚 c=2.920mm，挂片的孔半径 r=1.910mm.

2 合成条件

2.1 氢氧化钠对合成NaDDTC缓蚀效果的影响

氢氧化钠是生成NaDDTC的重要成分，将二乙胺、CS2的摩尔比1∶1，改变NaOH浓度，探索NaOH浓度对合成的缓蚀剂的效果的影响，缓蚀剂用量0.02mol·L－1、60℃测定.结果如图2所示.

由图2可以看出，随着NaOH的浓度增加，缓蚀率经历了先增大后减小的变化过程，在30%时所得产品的缓蚀率最佳.

2.2 CS2的加量对合成NaDDTC缓蚀效果的影响

以NaOH浓度30%、二乙胺的体积不变，改变CS2的体积探索最佳的CS2用量.评价缓蚀剂用量0.02mol·L－1、60 ℃测定.结果如图3 所示.

由图3可以看出，随着CS2的增加，合成的NaDDTC缓蚀率先增加后减小，在CS2的体积为30 mL时所得产品的缓蚀率最佳.

2.3 二乙胺的加量对合成NaDDTC缓蚀效果的影响

以NaOH的浓度30%，CS2的体积30 mL，改变二乙胺的体积探索最佳的二乙胺的用量.评价缓蚀剂用量 0.02mol·L－1、60 ℃测定.结果如图4 所示.

由图4可以看出，随着二乙胺量的增加，合成NaDDTC的缓蚀率先增加后减小，在二乙胺的体积为36mL时缓蚀率最佳.

2.4 优化合成二乙基氨荒酸钠缓蚀剂并计算其产率

配置浓度为30%的NaOH溶液，与98%的CS2(密度为1.2517×103kg/m3)和99%的二乙胺(密度为0.7074×103kg/m3)反应.最后自然结晶、抽滤、干燥、计算产率.CS2物质的量=0.4842mol;二乙氨的物质的量=0.3489mol.由于CS2过量，故以二乙氨的物质的量计算理论产量=59.6619g.抽滤、干燥后称量得到产品 53.2841g.

产率=(理论产量/实际产量)×100%=(53.2841/59.6619)×100%=90.98%

2.5 二乙基氨荒酸钠应用环境的探索

2.5.1 缓蚀剂加量对缓蚀率的影响

缓蚀剂的浓度对缓蚀剂的效果用重要影响，浓度低了，起不到好的缓蚀效果，浓度过高，造成缓蚀剂的严重浪费.一般工业清洗温度不超过60℃，于是以60℃为研究对象，探索缓蚀剂浓度对缓蚀效率的影响.如图5所示.

从图5可以看出，在相同温度下，缓蚀率随着缓蚀剂浓度的升高而提高.当缓蚀剂浓度为0.04mol·L－1时缓蚀率达到最大植，之后随着浓度的继续升高，缓蚀率几乎不再发生改变.

2.5.2 温度对缓蚀率和腐蚀速率的影响

酸性溶液温度是影响腐蚀速率和缓蚀速率的关键因素，以缓蚀剂浓度0.04mol·L－1的测定缓蚀率，研究温度对缓蚀效果的影响.具体结果见图6.

从图6可以看出，二乙基氨荒酸钠缓蚀率在低于60℃时，缓蚀率随着温度的升高而增大，当超过60℃，缓蚀效果保持不变.

从图7可以看出腐蚀速率随着温度的升高，经历了一个先减小后增大的过程，在温度60℃，浓度都为0.04mol·L－1时，腐蚀速率最小.由图6和图7可以看出，二乙基氨荒酸钠在60℃保持最好的缓蚀效果，同时也是腐蚀速率最小的点，在55℃－70℃范围内，均能满足标准要求，也是有利于酸洗等作业最好的参考点.

3 结论

在碱性溶液中，用二乙胺、二硫化碳溶液为原料合成二乙基氨荒酸钠缓蚀剂的方法简单，原料易得并且成本低廉.当乙二胺与二硫化碳摩尔比为0.7，在60℃酸性介质中，缓蚀率98.28%，腐蚀速率最小，工作介质温度在55℃－70℃均能满足腐蚀速率小于0.002g/mm2·y标准要求.此缓蚀剂可用于盐酸等酸性介质对钢铁的腐蚀，可广泛应用在锅炉清洗、管路污垢清洗、油田酸化解堵的缓蚀领域.

［1］柯伟.中国腐蚀调查报告［M］.北京:化学工业出版社，2003.

［2］张天胜.缓蚀剂［M］.北京:化学工业出版社，2002.

［3］Aiman E.Al-Rawajfeh，E.M.A.-S.Inhibition of corrosion in steel water pipes by ammonium pyrrolidine dithiocarbamate(APDTC)［J］.Desalination，2007，206:169－178.

［4］METIKOS-HUKOVIC，S.M.M.The inhibition of copper-nickel alloy corrosion under controlled hydrodynamic condition in seawater［J］.Journal of Applied Electrochemistry，2006，(36):1311－1315.

［5］范洪波.氨荒酸盐类缓蚀剂抑制碳钢在酸中腐蚀的灰关联分析［J］.江苏石油化工学院学报，2002，(6):30－32.

［6］DL/T 523－2007.化学清洗缓蚀剂应用性能评价指标及试验方法［S］.北京:中国电力出版社，2007.

Synthesis of Sodium diethyldithiocarbamate with Diethylamine and Carbon Disulfide

ZHANG Hong-li，LIU Bing-zhi，CAO Qiang
(School of Chemistry and Chemical Engineering，Weinan Teachers University，Weinan 714000，China)

Sodium diethyldithiocarbamate(NaDDTC)was synthesed with diethylamine，carbon disulfide in sodium carbonate solution.And NaDDTC as corrosion inhibitor for N80 steel was studied in hydrochloric acid solution by means of immersion experiments tests.Some effecting factors were studied，for example reaction time，raw molar ratio，inhibitor efficiency of corrosion，corrosion velocity，etc.The results shows that diethylamine:carbon disulfide=0.7∶1，inhibitor efficiency is 98.28%，weight losses velocity is 0.016g/mm2·y.NaDDTC can effectively inhibite corrosion on hydrochloric acid solution for N80.A simple method was developed on NaDDTC as corrosion inhibitor.

Sodium diethyldithiocarbamate;Diethylamine;Carbon Disulfide;corrosion inhibitor

TQ218

A

1009—5128(2011)06—0054—05

2011—03—16

渭南师范学院科研计划项目(08YKZ004)

张洪利(1975—)，男，吉林公主岭人，渭南师范学院化学与生命科学学院讲师，西安科技大学在读博士.研究方向:绿色化工工艺开发.

【责任编辑 曹 静】