СИНТЕЗ, ИССЛЕДОВАНИЕ И СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ НА ОСНОВЕ ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ ПРОИЗВОДСТВА И ПОТРЕБЛЕНИЯ

АННОТАЦИЯ

Разработаны различные композиции для ингибирования коррозии металлов с использованием вторичного сырья масложирового и химического производства, а также продуктов переработки вторичного полимера.

Исследована спектрометрическая идентификация отдельных компонентов и ингибирующих композиций. Было определено влияние концентрации полученного соединения на агрессивность коррозионной среды. Определен подбор рабочего соотношения реагентов, выбор температуры и времени процесса.

ABSTRACT

Various compositions have been developed to inhibit metal corrosion using secondary raw materials from oil and fat and chemical production, as well as products from recycled polymer processing.

Spectrometric identification of individual components and inhibitory compositions was studied. The effect of the concentration of the resulting compound on the aggressiveness of the corrosive environment was determined. The selection of the working ratio of reagents, the choice of temperature and time of the process have been determined.

Ключевые слова: олеин пальметиновая фракция/смесь хлопкового соапстока, диэтаноламин (ДЭА), полиэтиленполиамин (ПЭПА), отработанный продукт ДЭА, отработанный продукт метилдиэтаноламина, полиэтилентерефталат, ингибирующая композиция, степень защиты, ИК-спектры

Keywords: olein palmetine fraction/cottonseed oil blend, diethanolamine (DEA), polyethylene polyamine (PEPA), waste product DEA, waste product methyldiethanolamine, polyethylene terephthalate, inhibitory composition, degree of protection, IR spectra

Введение

В настоящее время, несмотря на обширную номенклатуру существующих ингибиторов коррозии, существует проблема расширения их ассортимента за счёт создания доступных новых ингибиторов с более высокими защитными характеристиками и низкой себестоимостью за счет применения вторичного сырья производств и потребления.

На сегодняшний день широкое применение в качестве ингибиторов коррозии получили различные композиции из органических соединений, которые содержат атомы или функциональные группы, увеличивающие адсорбционную способность на поверхности металла благодаря донорно-акцепторным и водородным связям.

В настоящей работе исследованы новые доступные композиции, базирующиеся на ресурсосберегающей технологии для ингибирования коррозии металлов в растворах кислот, средах и пластовых водах содержащий сероводород.

Целью исследований является разработка имидазолиновых соединений на основе вторичных продуктов масложирового производства, а именно олеин пальмитиновой фракции/смеси хлопкового соапстока, и ПЭПА с частичной заменой последнего на отработанные продукты диэтаноламина и метилдиэтаноламина, подбор рабочего соотношения реагентов, выбор температуры и времени процесса, а также спектрометрическая идентификация отдельных компонентов и определение степени защиты ингибирующих композиций.

Экспериментальная часть

В качестве исходного сырья для ингибирующих композиций использовали олеин пальмитиновую фракцию/смесь хлопкового соапстока
(ОПФ ХС), в отдельных случаях синтетические жирные кислоты (СЖК) хлопкового масла (СЖК ХМ), амины (полиэтиленполиамин, диэтаноламин и его отработанный продукт (ОПДЭА), отработанный продукт метилдиэтаноламина (ОПМДЭА)).

Выбор исходного сырья олеино-пальмитиновой фракции/смеси содержащей 53,62% кислот [1] обусловлен возможностью получать на их основе имидазолиновые соединения путём реакцией между органической кислотой (как правило, жирной кислотой в качестве которого выбрано ОПФ ХС, СЖК ХМ) и аминов (ПЭПА, ОПДЭА, ОПМДЭА), изменяя соотношение компонентов, можно получить широкий спектр соединений со свойствами, ингибиторов коррозии для различных отраслей.

В научных источниках описаны некоторые ИК-спектры вышеуказанных исходных продуктов, однако данные эти разрознены.

В данной работе исследовали не только традиционную идентификацию индивидуальных веществ, но качественный и количественный анализ многокомпонентных смесей методами хроматографии и ИК-спектроскопии.

Инфракрасные спектры вышеуказанных исходных реагентов, реакционной смеси или продуктов сняты на Фурье-спектрометре Bruker Invenio S-2021, в интервале 4000‒400 см ^–1  ATR.  

Хроматографические методы анализа исследовали на хромато-масс-спектрометре «Agilent Technology» GС 7890В/МS 7000D, с применением капиллярной колонки размером 30м×0,25мм×толщина фазы 0,25 мкм (неподвижная фаза состоит из 5% фенилметилсилоксана и 95 % диметилполисилоксана). Газ- носитель – водород.

Спектрометрическая идентификация отдельных компонентов и ингибирующих композиций и их обсуждение

Методом ИК-спектроскопии исследована олеин пальмитиновая фракция/смесь (рис.1) и другие предполагаемые компоненты для ингибирующих композиций, причем ОПФ ХС является основным сырьевым источником для создания ингибирующих композиций.

Известно, что жирные кислоты хлопкового масла включают остатки карбоновых кислот, содержащие от 12 до 24 атомов углерода, в основном цепочки С₁₈. Рассмотрим, какой вклад вносят в ИК-спектры исследуемых веществ углеводородные фрагменты. В спектрах всех соединений, содержащих углеводородную цепь (как насыщенных, так и ненасыщенных), наблюдаются интенсивные полосы с максимумами при 2853 см^-1, можно отнести к валентным (ν) колебаниям С–Н связи в группе СН₂ (2853+10 см^-1).

Рисунок 1. ИК спектры олеин пальмитиновой фракции (смеси)

При всестороннем исследовании ИК– спектра олеин пальмитиновой фракции/смеси (ОПФ ХС) хлопкового соапстока отслеживали следующие полосы:

помимо углеводородной цепи, имеется карбоксильная группа, причём здесь надо учитывать как колебания карбонильной группы (С=О), так и связей С–О и О–Н. Вследствие образования водородных связей между атомом водорода гидроксила и атомом кислорода карбонильной группы, карбоновые кислоты существуют в виде димеров или высших полимеров. Валентные колебания ОН- группы в димерах проявляются в виде очень широкой полосы в области 3000–2850 см^-1 с рядом пиков. Несмотря на то, что в области 3008 – 2853 см^-1 находятся интенсивные полосы поглощений СН-связи метильной и метиленовых групп, пик около 3008 см^-1 является характерным для ν О–Н колебаний кислот. Также в ИК-спектрах карбоновых кислот в диапазоне 2700 – 2500 см^-1 есть небольшие пики, характерные для колебаний ν О–Н с сильной водородной связью. Также валентным колебаниям около 3008 см^-1 группы характерны для –СН=СН– для цис- изомеров и по небольшим пикам в областях деформационных колебаний ненасыщенной С-Н связи. В спектре появляется сильный пик в области 1725 – 1705 см^-1, эта полоса обусловлена валентными колебаниями карбонильной группы (С=О).

В ИК-спектре карбоновых кислот ОПФ ХС в интервале1440–1395 см^-1 появляется полоса, относящаяся к валентным колебаниям связей С–О и тесно связанным с ними плоскостным деформационным колебаниям О–Н. У ОПФ ХС, колебаниям в области 1465 – 1375 см^-1 соответствует пики 1375, 1412, 1432 и 1461 см^-1, кроме того, наблюдается слабый пик 1410 –1414 см^-1, который можно отнести к деформационным колебаниям группы СН₂, непосредственно связанной с карбоксилом. В этой области также могут наблюдаться полосы колебаний ненасыщенной жирной цепи. Небольшой пик около 1225 см^-1 можно отнести к ν С–С колебаниям СН₂ группы углеводородной цепи, связанной с полярным карбоксилом.

Внеплоскостные деформационные колебания О–Н связи карбоксиль­ной группы у ОПФ ХС проявляются в виде полосы в интервале 940 – 925 см^-1, которые характерны для кислот и это связано с образованием водородных связей гидроксильной группой.

В спектрах ОПФ ХС, содержащих углеводородную цепь, наблюдаются интенсивные полосы с максимумами при 2853 см^-1, этот пик можно отнести к валентным (ν) колебаниям С–Н связи в группах СН₂ (2853+10 см^-1). При наличии в углеводородной цепи 4 и более идущих подряд групп СН₂, в ИК-спектрах появляется полоса вблизи 720 см^-1, эта полоса также связана с деформационными (маятниковыми) колебаниями метиленовых групп. Валентные колебания С–Н связи группы =СН – проявляются в области 3025 – 3005 см^-1.

При спектрометрической идентификации полиэтиленполиамина (рис.2) отслеживали следующие полосы:

особое внимание в спектре ПЭПА необходимо обратить на пик 1598 см^-1, относящийся к деформационным колебаниям связи N-H, водород в составе которой способен участвовать в различных реакциях координации и обмена. В спектрах присутствуют волновые числа, характерные для симметричных νs(NH₂) 3352 см^-1 и ассиметричных νas(NH₂) 3280 см^-1 колебаний аминных групп. Присутствует ряд волновых чисел, которые относятся к симметричным νs(СH₂) 2933 см^-1 и асимметричным валентным νas(СH₂) 2803 см^-1, деформационным веерным колебаниям νд(СH₂) 1349 см^-1 метиленовых групп, деформационным колебаниям NH νд (NH) 1596 см^-1 и NH₂ νд(NH₂) 1456 см^-1 групп. Ярко выражены колебания скелетных связей при ν(CN) 1059-1273 см^-1и ν(CС) 837 см^-1.

Рисунок 2. ИК спектры полиэтиленполиамина

На спектрах диэтаноламина (рис.3) представленных ниже отслеживали следующие полосы:

ассоцированные гидроксильные группы при 3400-3300 см^-1, полосы в области 1048-1128 см^-1 характерны для валентных колебаний С-O-С связи, полоса поглощения при 1066 см^-1 указывает на то, что они первичные. Полосы поглощения при 2877, 2816 см^-1 относятся к колебаниям метиленовых групп, связанных с кислородом и азотом соответственно. Валентные колебания –СН₂– групп, связанных с полярными группами, наблюдаются при 1448, 1247, 1153 см^-1. Деформационные колебания –СН₂- групп наблюдаются при 769, 731 см^-1.

Рисунок 3. ИК спектры диэтаноламина

Проведены исследования и идентификация отработанного диэтаноламина ИК-спектрометрическим и хроматографическими методами анализа (рис.4., рис.5) Так на ИК- спектрах отработанного диэтаноламина (рис.4) отслеживали следующие полосы:

наблюдаются валентные колебания О-Н групп 3200-3400 см^-1 , полосы в области 1048-1128 см^-1 характерны для валентных колебаний С-O-Н связи, полоса поглощения при 1044 см^-1 указывает на то, что они первичные спирты, полоса поглощения при 1121 см^-1 указывает на то, что они вторичные спирты, полоса поглощения при 1203 см^-1 указывает на наличие фенола, полоса поглощения при 1246 см^-1 можно отнести к деформационным колебаниям группы R-О-Н, полосы поглощения 1300-1410 см^-1 указывает на присутствие первичных, вторичных и третичных  спиртов, полосы поглощения 1655-1635 см^-1, свидетельствуют о наличии 2 групп С=О, полосы поглощения 1440-1395 см^-1 относятся к деформационным колебаниям гидроксильной группы О–Н карбоксильной группы, полосы поглощения 2975-2950 см^-1 можно отнести к асимметричным валентным νas(-СH₃)

Рисунок 4. ИК спектры отработанного диэтаноламина

Результаты идентификации химического соединения – отработанного диэтаноламина представлены на хроматограмме (рис.5), при этом результаты анализа проведенной идентификации соединений и ключевых примесей следующее: диэтаноламина – 75,99%; 1,4-бис(2-гидроксиэтил) пиперазина – 2,32%; метилакрилонитрила – 19,74%; остаточные жирные кислоты – 1.95%.

Рисунок 5. Идентификация и хроматографическое определение отработанного диэтаноламина

На ИК-спектрах отработанного метилдиэтаноламина (рис. 6) отслежи­вали следующие полосы:

так наблюдаются полосы в области 3200-3400 см^-1 относящиеся к валентные колебания О-Н групп, полосы поглощения 2975-2950 см^-1 можно отнести к асимметричным валентным νas(-СH₃), полосы поглощения 2975-2950 см^-1 можно отнести к асимметричным валентным νas(-СH₃), в спектре наблюдаются слабые пики в области 2850 – 2900 см^-1, которые обусловлены валентными колебаниями карбонильной группы (С=О), полосы поглощения 1655-1635 см^-1, свидетельствуют о наличии двух групп С=О, полосы поглощения 1300-1410 см^-1 указывает на присутствие первичных, вторичных и третичных спиртов, полосы поглощения в области 1260-1240 см^-1 относятся к симметричным валентным колебаниям кольца циклических эфиров, полосы поглощения средней интенсивности в интервале 1150-1060 см^-1 относится к валентным колебаниям –С-О-С- углеродного скелета, четыре полосы (1026, 1072, 1137,1196 см^-1) поглощения в интервале 1220-1020 см^-1 можно отнести к алифатическим аминам, а также частично к ацеталям С-О-С-О-С

Рисунок 6. ИК спектры отработанного метилдиэтаноламина

Хроматографическим методом определены (рис.7) качественный и количественный состав отработанного метилдиэтаноламина и выявлено содержание метилдиэтаноламина – 87,29%; пиперазина – 9,64%; 1,8-бис(диметиламино)нафталина – 3,07%.

Рисунок 7. Идентификация и хроматографическое определение отработанного метилдиэтаноламина

ИК-спектры исходного сырья для ингибирующих композиций, на предмет его идентификации и структурного анализа, проводился также путем сопоставления с библиотечными спектрами и/или сравнения со справочными данными, широко представленными в литературе [2,3].

Не смотря на схожесть спектральных профилей для отработанных диэтаноламина и метилдиэтаноламина, тем не менее, можно выделить особенности, т.е. перераспределения интенсивностей отдельных полос поглощения в зависимости от отработанного продукта, при этом в некоторых случаях отмечается проявление новых полос. Выявление подобных особенностей и привязка их к тому или иному образцу позволяет создать систему идентификации исследуемых продуктов.

Методы получения и исследование защитных свойств ингибирую­щих композиций

Использование вторичного ПЭТ и продуктов его модификации (продукт амминолиза ПЭТ) с выше рассмотренными и исследованными аминами и их вторичными продуктами позволяет решать глобальную проблему переработки бытовых и производственных отходов, что ведет к снижению экологической нагрузки, экономии дорогостоящих сырьевых ресурсов. С другой стороны, позволяет получать новые продукты и материалы, в том числе ингибирующие композиции с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Проведения реакции аминолиза полиэтилентерефталата с целью получения ингибирующей композиции (ИК-I) проводили следующим образом: в трехгорловую колбу, оснащенную мешалкой, обратным холодильником, термометром, поместили полиэтилентерефталат (ПЭТ) и полиэтиленполиамин (ПЭПА) в соотношении 1:2. Реакцию проводили в токе инертного газа (аргона). На начальном этапе процесса температуру поднимали до 60°С и выдержав 1 час, далее температуру поднимали до 120-130⁰С и в течении 1 часа вели реакцию, затем в течении трех часов выдерживали при температуре 140-150⁰С, при общей продолжительности процесса 5 часов, образовался олигомерный продукт светло желтого цвета. Основные защитные свойства ингибирующих композиций приведены в таблице 1.

Ингибирующую композицию (ИК-II) также получали по вышеуказанному методу при следующем количестве ПЭТ:ПЭПА 1:4 мас.ч. Основные защитные свойства ингибирующих композиций приведены в таблице 1.

Ингибирующую композицию на основе из СЖК ХМ получали следующим образом: на начальном этапе процесса смесь компонентов из СЖК ХМ:ПЭПА в соотношении 1:1 мас.ч. тщательно перемешав добавляли фурфурол в количестве 0,15 мас.ч. затем температуру реакционной смеси поднимали до 80-90°С и выдержав 1 час при соответствующей температуре образовавшийся олигомерный продукт, исследовали в качестве ингибирующей композиции (ИК-III). Основные защитные свойства ингибирующих композиций приведены в таблице 1.

Данные таблицы показывают, что при небольших 0,5-1,0 г/л ИК-I и ИК-II полученного на основе ПЭТ:ПЭПА в 1:2 и 1:4 мас.ч. соответственно, проявляют ингибирующие свойства и степень защиты достигает в пределах 54-71%. Оптимальной с экономической и технологической точки зрения является концентрация 0,8-1,0 г. ингибитора, взятого на 1000 мл среды.

Таблица 1.

Защитные свойства ингибирующих композиций (I,II,III)  по отношению к стали Ст.3 в 10%. НСl и 10%  Н₂SO₄ 

Далее исследования были направлены на получения новых видов ингибирующих композиций – имидазалиновых соединений полученных на основе олеин пальмитиновой фракции хлопкового соапстока (ОПФ ХС) и ПЭПА, при этом ингибирующую композицию (ИК-IV) получали следующим образом: в трехгорловую колбу, оснащенную мешалкой, обратным холодильником, термометром, помещали ОПФ ХС и ПЭПА в соотношении 1:1. Процесс синтеза проводили в масляной бане в токе инертного газа (аргона), поэтапно при ступенчатом режиме нагревания. Так на начальном этапе синтеза температуру поднимали до 130-140°С, 1 час, затем температуру поднимали до 140-150⁰С и 150-160⁰С и при каждой указанной температуре в течении 1 часа проводили реакцию, далее температуру реакции поднимали до 230-240⁰С и синтез проводили в течении 3 часов. Исследована структура полученного продукта (рис.8) и изучены ингибирующие свойства ингибирующей композиции (ИК-IV) таблица 2. 

Рисунок 8. ИК спектры продукта амминолиза вторичного полиэтилентерефтала

На спектрах исследуемого продукта (рис.8) отслеживали следующие полосы поглощения:

наблюдаются полосы поглощения С=О линейного амида в областях 1680-1630 см^-1; деформационные (1462 см^-1) и валентные (2920 см^-1) колебания С-Н связи СН₂ групп; деформационные (1372 см^-1) и валентные (2852см^-1) колебания С-Н связи СН₃ групп;

полосы поглощения -CONHR вторичного амида в областях 3330-3070 см^-1; деформационные  (936 см^-1) колебания О-Н связи кислоты; колебания С-Н связи (722 см^-1) в СН₂ группе; деформационные (1537 см^-1) колебания N-Н связи; полосы поглощения NH₂- группы аминокислоты в областях 3130-3030 см^-1; валентные (1633 см^-1) колебания С=N связей; которые подтверждают формирование имидазолинового цикла; 3058 см^-1 - колебания N–Н связей амидных групп; 3500–3200 см^-1–полоса валентных колебаний связанных NH-групп; В интервале 3296–3213 см^–1 наблюдаются колебания свойственные для связанной –OH группы. Наблюдается пик при длине волны 1737см^–1, характерный для альдегидных групп; 1560 и 1640 см^-1– полосы колебания амидного фрагмента С-NН; следует отметить также, исследуемый продукт относится к имидазолиновому соединению и содержит как указано выше группу С=N и ароматическое кольцо, полосы поглощения, характерные для этих групп проявляются в области 1500-1690 см^-1. Кроме того авторы [4]. отмечают, что у сопряженных циклических систем колебания связей С=N можно отнести к интервалу частот 1660–1480 см^-1, что и наблюдается в ИК-спектрах наших соединений.

Таблица 2

Защитные свойства ингибирующих композиций (IV)  по отношению к стали Ст.3, в 10% НСl

На примере ингибирующей композиции (ИК-IV) изучена растворимость ингибирующей композиции, так при соотношении ИК-IV: растворитель 0,5г:5мл, композиция плохо растворима в воде, хорошо растворима в органических растворителях, как изобутиловый спирт, растворитель 646, сивушное масло, не полностью растворим в изопропиловом спирте, бутилгликоле, толуоле, не растворим в органических растворителях как бутилацетат, метилацетат, метаноле, бензине, диметилформамиде.

Изучение защитных свойства ингибирующих композиций по отношению к стали Ст.3, в 10% НСl в зависимости от растворимости активной основы, для дальнейших исследований были выбраны два растворителя, «растворитель 646» и «сивушное масло» – вторичный продукт биохимического завода.

Ингибирующую композицию (ИК-V) на основе олеин пальмитиновой фракции хлопкового соапстока (ОПФ ХС) получали в условиях по примеру ингибирующей композиции (ИК-IV) при следующем количестве исходных реагентов ОПФ ХС: ПЭПА: ОПДЭА (отработанный продукт диэтаноламина) в соотношении 1:0,5:0,5 соответственно. Применяемые в исследованиях ОПДЭА и отработанный метилдиэтаноламина (ОПМДЭА) представляют собой практический интерес использования их при частичной или полной замене аминов, в том числе полиэтиленполиамина. Данный вид продукта образуется при многократном и продолжительном использовании диэтаноламина (ДЭА) и метилдиэтаноламина (МДЭА) при этом абсорбционные растворы безвозвратно теряют свои эффективные эксплуатационные свойства, сохранив при этом функциональные свойства. Исследована структура полученного продукта (рис.4-7) и изучены ингибирующие свойства ингибирующей композиции (ИК-V) таблица 3.

Таблица 3

Защитные свойства ингибирующих композиций (V, VI)  по отношению к стали Ст.3 в 10% НСl

Ингибирующую композицию (ИК-VI) на основе олеин пальмитиновой фракции хлопкового соапстока (ОПФ ХС) получали в условиях по примеру ингибирующей композиции (ИК-V) при следующем количестве исходных реагентов ОПФ ХМ : Продукт-А : ОПДЭА в соотношении 1:0,5:1 масс.ч. соответственно.  Продукт-А – продукт амминолиза ПЭТ использован с целью получения олигомерного продукта применимых при получении ингибирующих композиций. Исследована структура полученного продукта и изучены ингибирующие свойства ингибирующей композиции (ИК-VI) таблица 3.

Ингибирующие композиции (ИК-VII,ИК-VIII) на основе олеин пальмитиновой фракции/смеси хлопкового соапстока (ОПФ ХС) получали в условиях по примеру ингибирующей композиции (ИК-V) при следующем количестве исходных реагентов для ИК-VII ОПФ ХС : ПЭПА : ОПМДЭА в соотношении 1:0,5:0,5, и для ИК-VIII ОПФ ХС : ПЭПА : ДЭА в соотношении 1:0,5:0,5 соответственно.

Для исследуемых ингибирующие композиций с целью равномерного распределения ингибитора на поверхности, подвергающейся коррозии, осуществлялся подбор растворителя, и экспериментально предопределили выбор доступных органических растворителей таких как  «растворитель 646» и «сивушное масло» с варьированием соотношений активных компонентов (имидазолиновых соединений) и растворителя в соотношении 1:10, исследовали ингибирующие свойства ИК с концентрацией 800 мг/л. Результаты которых приведены в таблице 4.

Таблица 4.

Защитные свойства ингибирующих композиций по отношению к стали Ст.3 в 10% НСl

Из таблицы видно, что защитное действие составов ИК, в первую очередь, зависит от природы и концентрации ингибитора, однако и растворитель – основа композиций неиндифферентен при подавлении коррозии стали в нейтральных хлоридных средах. Ингибирующие композиции с растворителем «646» имеют лучшие показатели степени защиты от коррозии в сравнении применением «сивушного масла» , однако показатели защитного эффекта в обоих случаях превышают 70% , что вполне применимо их использования без дополнительных затрат из-за доступности выбранных растворителей. Применение растворителей в ИК способствуют улучшению технологических характеристик применения ингибирующих композиций. Выбор вышеуказанных растворителей объясняется их доступностью и способностью к равномерному образованию защитной пленки на поверхности металла.

Изучение особенностей защитного эффекта отдельных составляющих амино-амидо и имидазолиновых ингибирующих композиций приведены в таблице 5.

Таблица 5.

Защитные свойства отдельных составляющих ингибирующих композиций по отношению к стали Ст.3 в 10% НСl

Сопоставительный анализ отдельных исходных продуктов (ОПФ ХС, ПЭПА) показывает, что их защитные свойства имеют низкие показатели защитного эффекта, в свою очередь ОПДЭА и ОПМДЭА имеют показатели защитного эффекта на уровне 50,28-67,95%, а продукты их модификации (смеси) Продукта-А : ОПДЭА имеют низкие показатели 55,49% что указывает на неэффективность модификации данных продуктов.

В свою очередь Продукт-А – продукт амминолиза ВПЭТ и продукта её модификации с ОПМДЭА обладают наилучшими, но недостаточным защитным эффектом от коррозии, которая составляет 71,46-74,86%.

Изучены защитные свойства отдельных компонентов и разработанных на их основе имидазолиновых соединений, основой которых является вторичные продукты масложирового производства – ОПФ ХС и ПЭПА с частичной заменой ПЭПА на отработанные продукты диэтаноламина и метилдиэтаноламина. Полученные имидазолиновые соединения исследовали в качестве ингибиторов коррозии в соляной кислоте, при этом изучено влияние концентрации полученного соединения на агрессивность коррозионной среды, подбор рабочего соотношения реагентов, выбор температуры и времени процесса, а также спектрометрическая идентификация отдельных компонентов и ингибирующих композиций.

Изучив растворимость активной основы полученных имидазолиновых соединений в различных растворителях, дальнейшие исследования проведены на продуктах, растворенных в «растворителе 646» и «сивушном масле», при концентрации С_инг- 0,8 г/л, определяли скорость коррозии и степень защиты стали Ст3 в 10 %-м растворе НС1 гравиметрическим методом.

Исследования показали, что степень защиты активной основы ингибирующих композиций ИК–IV, ИК–V, ИК–VI, ИК–VII, ИК– VIII растворенных в «растворитель 646» имеют наилучшие показатели защитного эффекта и находятся в пределах 88,22-94,59%, при этом ИК-VI на основе ОПФ ХС : Продукт-А : ОПДЭА имеет наивысшие показатели защитного эффекта и составляет - 97,19%.

Показатели вышеуказанных ингибирующих композиций ИК–IV, ИК–V, ИК–VI, ИК–VII, ИК– VIII растворенных в “сивушном масле” имеют удовлетворительные показатели защитного эффекта в сравнении с композициями растворенных в «растворителе 646» и находятся в пределах 72,09-89,24%.

В предлагаемых ингибирующих композициях наличие олеин пальмитиновой фракции хлопкового соапстока способствуют формированию пленки, т.е. обеспечивают адсорбцию и экранирование поверхности металла, обеспечивающих барьер на границе металл – агрессивная среда.

Наличие в композициях аминоамидных и имидазолиновых соединений идентифицированная ИК – спектрами, представляющих собой гетероцикли­ческое соединение с двумя атомами азота и остатком ОПФ ХС, который за счёт не поделённой электронной пары на атоме азота и вакантной орбитали у атома железа, является акцептором, а азот, таким образом, является донором электронов также способствуют формированию дополнительного адсорбционного слоя.

Предполагается, что совокупность соединений способствует проявлению синергетического эффекта в исследуемых коррозионно-активных средах, а использование продукта-А – продукта амминолиза вторичного полиэтилентерефталата, способствует получению эффективного, стабильного во времени ингибирующего слоя при кислотной коррозии. В целом стабильность предопределена образованием дополнительного пленкообразования, при этом возможно, защитная пленка формируется в два слоя, где первый слой представляет сплошную пленку, а затем формируется полимолекулярный слой.

Заключение Создание ингибирующих композиций позволит расширить ассортимент выпускаемых конкурентоспособных ингибиторов коррозии, решить экологическую проблему в вопросе утилизации вторичных отходов, в том числе вторичного полиэтилентерефталата, олеин пальмитиновой фракции хлопкового соапстока, отработанных продуктов диэтаноламина и метилдиэтаноламина.

Список литературы:

1. Исследование изменений состава жирных кислот хлопкового соапстока при их фракционировании // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. Рузметова Д.Т. [и др.]. 2017.  № 10(40). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/5150 
2. Тарасевич Б.Н. ИК спектры основных классов органических соединений. Справочные материалы. - Москва: МГУ. - 2012. – 54 с
3. Преч Э. Определение строения органических соединений. Таблицы спектральных данных// М.Мир; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. – 438с
4. Беллами Л. ИК-спектры сложных молекул / Л. Беллами. - М.: ИЛ, 1963. - 590 с.