ИНГИБИТОР КИСЛОТНОЙ КОРРОЗИИ СТАЛИ Российский патент 2024 года по МПК C23F11/04 C23F11/16 

Изобретение относится к средствам защиты металлов от коррозии, а именно к использованию N-аллил-2-амино-5-гептил-1,3,4-тиадиазол в качестве ингибитора кислотной коррозии малоуглеродистой стали в 5% водном растворе соляной кислоты, который может быть использован при травлении металлов для удаления технической окалины в машиностроении и приборостроении.

Исследованное соединение относится к классу замещенных гетероциклических соединений, в составе которого N, S - атомы, ненасыщенные связи и сопряженная π-электронная система. В качестве ингибиторов кислотной коррозии стали применяют производные имидазолина, которые также являются производными гетероциклических соединений (RU 2754320 C1, RU 2754326 C1, RU 2754323 C1). Verma С. et al. Amines as Corrosion Inhibitors: A Review //Organic Corrosion Inhibitors: Synthesis, Characterization, Mechanism, and Applications. - 2021. - C. 75-94.

Различные производные тиадиазола изучают в качестве ингибиторов коррозии углеродистой стали (G Bereket, Е Hür, С Öğretir. Quantum chemical studies on some imidazole derivatives as corrosion inhibitors for iron in acidic medium. Elsevier, 2002, p.79-88), такие исследования являются перспективными в данной отрасли, так как данный класс веществ отвечает экологическим требованиям к современным ингибиторам коррозии (M. Ouakkiac, М. Galai, М. Cherkaoui. Imidazole derivatives as efficient and potential class of corrosion inhibitors for metals and alloys in aqueous electrolytes: A review. Elsevier, 2022). Целью изобретения является поиск новых гетероциклических соединений, которые снижают скорость коррозии малоуглеродистой стали при контакте с металлическим оборудованием и имеют доступные для масштабирования методики синтеза, а также расширение спектра возможных соединений, замедляющих коррозию стали. Технический результат достигается тем, что N-аллил-2-амино-5-гептил-1,3,4-тиадиазол при концентрации в растворе 0,05-0,5 г/л подавляет коррозию малоуглеродистой стали Ст3 (ГОСТ 380-2005) при введении его в 5% водный раствор соляной кислоты. Так присутствие N-аллил-2-амино-5-гептил-1,3,4-тиадиазола приводит к снижению скорости коррозии при 25°C в 40 раз при концентрации ингибитора 0,05 г/л, а максимальная степень торможения коррозии наблюдается при концентрации 200 мг/л и составляет 89.

Пример 1. N-аллил-2-амино-5-гептил-1,3,4-тиадиазол

На начальном этапе проводили синтез 4-аллилтиосемикарбазида 2, для чего к раствору 4-аллилизотиоцианата в изопропиловом спирте при 0°С прикапывали при перемешивании гидразин гидрат в соотношении 2:1. После добавления смесь перемешивали при 0°С еще в течении 30 минут, а затем нагревали до комнатной температуры и перемешивали 1 час. Полученный продукт отфильтровывали, сушили и использовали без дополнительной очистки.

Далее осуществляли синтез конечного продукта - N-аллил-2-амино-5-гептил-1,3,4-тиадиазола 4, для чего смешивали октановую кислоту и 4-аллилтиосемикарбазид в соотношении 1:1 и кипятили в POCl₃ в течении 2 часов. Реакционную смесь выливали в воду, нейтрализовывали раствором аммиака и отфильтровывали образовавшийся осадок. Полученный продукт очищали колоночной хроматографией (элюент: EtOAc*ПЭ (1:2)).

Спектр 1H ЯМР (400 МГц, CDCl₃) δ 5.97-5.87 (м, 1H, СН=СН2), 5.57 (уш. с., 1H, NH), 5.31 (дд, 1H, J=17.8 Гц, СН=СН2), 5.21 (дд, 1H, J=10.3 Гц, СН=СН2), 3.95, 3.93 (д, 2Н, д, 2Н, J=5.53 Гц, NHCH2), 2.88 (т, 2Н, J=7.56 Гц, -СН2), 1.71 (дт, 2Н, J=15.2, Гц 7.5 Гц, -СН2-СН2-), 1.41-1.27 (м, 8Н), 0.88 (т, 3Н, J=6.9 Гц, -СН3). Спектр 13С ЯМР (100 МГц, CDCl3): 5 169.96, 160.33, 133.63, 117.58, 49.36, 31.78, 30.54, 29.84, 29.08, 29.02, 22.71, 14.13.

Пример 2. Коррозионные испытания проводят в лабораторных условиях гравиметрическим методом (ГОСТ 9.506-87) в 5% водном растворе соляной кислоты при 25°C.

Скорость коррозии определяли по убыли массы образцов Ст3 до и после выдержки в тестовых растворах в течение 24 часов при температуре 25°. Скорость коррозии (К), коэффициент торможения (γ) и степень защиты (Z_гр) рассчитывали по формулам:

где m₀ - масса исходного образца, г; m - масса образца после коррозионных испытания и удаления продуктов коррозии, г; S - площадь поверхности образца, м²; τ - время испытания, ч; ρ - плотность Ст30, К₀ и К скорости коррозии стали соответственно в чистом растворе и с добавкой ингибитора, мм/год.

Изобретение относится к защите от коррозии малоуглеродистой стали при травлении для удаления технической окалины в машиностроении и приборостроении. Предложено применение N-аллил-2-амино-5-гептил-1,3,4-тиадиазола, имеющего формулу в диапазоне концентраций 0,05-0,5 г/л в 5% водном растворе соляной кислоты при температуре 25°С в качестве ингибитора коррозии стали Ст3. Обеспечивается снижение скорости коррозии малоуглеродистой стали, а также расширение спектра возможных соединений, замедляющих коррозию стали. 1 табл., 2 пр.

Применение N-аллил-2-амино-5-гептил-1,3,4-тиадиазола с формулой в диапазоне концентраций 0,05-0,5 г/л в 5% водном растворе HCl при температуре 25°С в качестве ингибитора коррозии стали Ст3.