СИНТЕЗ НОВЫХ ОЛИГОМЕРНЫХ ИНГИБИТОРОВ НА ОСНОВЕ КРОТОНАЛЬДЕГИДА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ЭФФЕКТИВНОСТИ В КАЧЕСТВЕ ИНГИБИТОРОВ

АННОТАЦИЯ

Определены структура, физические и химические свойства олигомерных ингибиторов коррозии, синтезированных на основе кротональдегида, тиомочевины и ацетальдегида, и проведены методы экспериментальных испытаний. На основе электрохимического механизма ингибирования коррозии стали в присутствии новых олигомерных ингибиторов коррозии с различными функциональными активными группами определены ингибирующие свойства олигомерных ингибиторов коррозии, предназначенных для защиты металлов от соленой, сероводородной и кислой сред. Синтезирован ряд новых соединений на основе кротонового альдегида и определена их эффективность в качестве ингибиторов. Определены многофункциональные ингибирующие свойства ингибиторов коррозии, разработанных на основе кротональдегида, тиомочевины и ацетальдегида.

ABSTRACT

The structure, physical and chemical properties of oligomeric corrosion inhibitors synthesized on the basis of crotonaldehyde, thiourea and acetaldehyde were determined, and experimental testing methods were carried out. Based on the electrochemical mechanism of steel corrosion inhibition in the presence of new oligomeric corrosion inhibitors with various functional active groups, the inhibitory properties of oligomeric corrosion inhibitors intended to protect metals from salty, hydrogen sulfide and acidic environments have been determined. A number of new compounds based on crotonaldehyde were synthesized and their effectiveness as inhibitors was determined. The multifunctional inhibitory properties of corrosion inhibitors developed on the basis of crotonaldehyde, thiourea and acetaldehyde were determined.

Ключевые слова: ингибиторы коррозии, коррозия металла, содержащие фосфор, серу микрогальванических, агрессивных компонент.

Keywords: corrosion inhibitors, metal corrosion, containing phosphorus, microgalvanic sulfur, aggressive components.

Введение. В настоящее время из-за возросшего спроса на металлы во всем мире коррозия стали является серьезной проблемой во многих отраслях промышленности. В промышленно развитых странах большое практическое значение имеет создание методов защиты от коррозии. Поэтому все большее значение приобретает производство и практическое использование ингибиторов с высокой эффективностью предотвращения коррозии [1].

Сегодня в мире ведутся научные работы по созданию водорастворимых органических ингибиторов коррозии с высокой эффективностью даже при малых концентрациях для предотвращения коррозии металлов. В связи с этим производные глицерина, ортофосфорной кислоты, нитрата гуанидина, мочевины и тиомочевины, содержащие π -связи, содержащие азот, фосфор, кислород и серу, могут быть использованы в синтезе органических ингибиторных соединений. Поэтому на основе этого сырья особое внимание уделяется разработке процессов синтеза органических ингибиторов, их физико-химических свойств, а также областей применения и технологий производства [2].

Экспериментальная часть. Оценка скорости коррозии основана на измерении потери веса образцов металла в агрессивной среде за определенный период времени. Исследования проводились на стально-железном электроде СТ-20, изготовленном из трубчатой ​​стали размерами 30х15х12 мм.

Скорость коррозии K (г/м2·с) рассчитывали по следующей формуле.

                                                            (1)

Где: K – скорость коррозии (г/см2·ч)

g1- масса металлической пластины до опыта (г);

g2- масса металлической пластины после опыта (г);

S – поверхность металлической пластины, (см2);

t- время эксперимента (часы)

В качестве коррозионно-агрессивных сред использовали по 1 М 3,65%-ной соляной кислоты и 4,95%-ной серной кислоты, а также растворы NaCl концентрацией 250 мг на 1 л чистой дистиллированной воды. Через определенное время (20 суток) были отобраны пробы агрессивного раствора. Скорость коррозии рассчитывали по следующей формуле, исходя из изменения массы образцов до и после исследования [3].

Защитное действие ингибиторов коррозии (Z,%) представляет собой разницу между массой контрольной пробы в растворе с ингибитором коррозии и массой без ингибитора и рассчитывается по следующей формуле.

                                                              (2)

Здесь:

Скорость коррозии образца без ингибитора К0, г/м2.с;

Скорость коррозии образца с К-ингибитором, г/м2.с;

На основе значений (Ко) и (К) рассчитывали коэффициент защиты ингибиторов (эффективность-)(g) по следующей формуле [4].

Здесь:

К – значение образца без ингибитора;

Ki – значение образца с ингибитором;

Скорость коррозии W (г/м² ч) рассчитывали по следующей формуле.

                                           (4)

Где: W – скорость коррозии (гр/см²·ч)

m₁ и m₂ - масса пластины до и после опыта (г);

S - поверхность металлической пластины, (см²);

t- время эксперимента (часы

Результаты и их обсуждение. Синтез нового (ИК-4) ингибитора коррозии, содержащего азот, фосфор и кислород. 8,2 г (0,1 моль) глицерина прибавили к 19,6 г (0,2 моль) ортофосфорной кислоты, Кротоновый альдегид 20,6 г (0,4 моль) помещённой в круглодонную колбу, вместимостью 200 см³, снабженную мешалкой [5]. Содержимое нагревали некоторое время, затем добавили 13,2 г (0,1 моль) нитрата гуанидина. Смесь веществ нагревали до образования однородной смеси и при перемешивании добавляли 6 г (0,1 моль) мочевины. Затем смесь нагревали до полной дегазации и получения однородной массы белого цвета (2,5 ч, при 180°С). Затем продукт охлаждали до комнатной температуры. Выход синтезированного органического ингибитора коррозии составляет 75%.

Если количества глицерина, мочевины и фосфорной кислоты недостаточно или слишком много для реакции, произойдет следующее. Избыточное количество глицерина приводит к избыточному расходу мочевины и фосфорной кислоты, что вызывает некоторое снижение ингибирующего действия продукта. Строение полученного соединения изучено на основе ИК-спектрального анализа.

Рисунок 1. ИК-спектроскопия ингибитора коррозии ИК-1

По данным анализа ИК-спектра, в результате присоединения к этим веществам фосфатной группы появились линии валентных колебаний группы (-О-Р=О) в области 1440-1145 см-1 и. В области 1040-1150 см-1, группы n(-P-OH) и группы, соответствующей группе d_ac(P=O) (-P-OH), образовались линии поглощения в области 1040 см-1. и группа d_ac(P-O) в области 760 см-1.

В результате переноса некоторых аминогрупп в аммониевую группу 3462, 3320, 3170 см-1 n(-NH₂), 1600-1633 см-1 d_c(-NH₂), 904 см-1 d_ac(NH₂), колебания, принадлежащие аминогруппе, вместо линий (n (3057, 2926, 2850 sm^-1) и d_ac (1600 sm^-1)) поглощение группы -NH3+ 3400-3200 см-1 (n) и 1600- 1630 см-1 (d_c (C=NH))группы, 3329-3057 см-1 принадлежат группе CO-NH, 1600-1440 см-1 и 820-760 см-1 принадлежат группе (O-NO2), а также мы видим, что появились полосы, принадлежащие группам 2850-2920 см-1 и 1400-1440 см-1 (CH2-) [6].

Таблица 1

Показатели эффективности ингибиторов в растворах ИК-1, ИК-2 и ИК-3 при 300 К

Как видно из данных табл. 1, степень защиты увеличивалась с увеличением концентрации [7;8]. Согласно литературным данным, коррозия металла в кислых растворах примерно удваивается на каждые 10°C повышения температуры.

Заключение. Изучены ток и потенциал коррозии, скорость коррозии, уровень защиты, коэффициент ингибирования, коэффициент взаимодействия коррозионного процесса и эффективная энергия активации, температура [9]. Определены оптимальные условия ингибирования коррозии в зависимости от химической природы, концентрации и состава вновь синтезированного олигомерного ингибитора. Разработанные ингибиторы ИК-1 и ИК-1, ИК-3 (ингибиторы коррозии высококоррозионных систем водооборота) рекомендованы к использованию на нефтехимических предприятиях для защиты оборудования из углеродистой стали от коррозии систем водооборота и сточных вод.

Список литературы:

1. Кузнецов М.В., Новоселов В.Ф., Тугунов П.И., Котов В.Ф. Противокоррозионная защита трубопроводов и резервуаров: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1992. - 238 с.
2. Бекназаров Х.С., Джалилов А.Т. Изучение антикоррозионных свойств новых олигомерных ингибиторов коррозии // Композиционные материалы. 2014. -№ 3. –С. 20-24.
3. Narzullayev A.X., Djalilov A.T., Beknazarov X.S. Evaluation of inhibiting properties of ic-dalr-1 corrosion inhibitor in aqueous and saline media. //Austrian Journal of Technical and Natural Sciences № 5–6, 2019. May–June. - P. 55-57.
4. Нарзуллаев А.Х., Бекназаров Х.С., Джалилов А.Т. Изучение эффективности ингибитора коррозии ИКЦФ-1 В 1М HCL Universum: Химия и биология 2(56) 2019 г. -С. 34-39.
5. Джалилов А.Т., Бекназаров Х.С., Нуркулов Э.Н. Антипирены для защиты древесины от горения // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 1 (70). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/8704 (дата обращения: 16.11.2021).
6. Х.С Бекназаров, А.Т Джалилов, А.С Султанов. Стойкость к термоокислительной деструкции полиэтилена, стабилизированного производными госсипола. Пластические массы 2007. № 4. с- 39-40.
7. Нуркулов Э.Н, Бекназаров Х.С, Джалилов А.Т, Набиев Д.А. Исследование и применение фосфор, азот, бор и металл содержаших антипиренов для повышения огнестойкости свойств древесины. Universum: Технические науки. Выпуск: 8(77). Август 2020. Часть 3.
8. Нарзуллаев А.Х., Бекназаров Х.С., Джалилов А.Т. Изучение эффективности ингибитора коррозии ИКЦФ-1 в 1М HCl // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2019. № 2(56).
9. Бекназаров Х.С., Джалилов А.Т. Защита стали от коррозии олигомерными ингибиторами и их композицими // Химия и химическая технология. -2015. -№1. –С. 50-52.