[發明專利]一種羧甲基殼聚糖及其制備和應用

無效

• 申請號: 201110364584.7
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN103113491A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 李言濤;吳茂濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院海洋研究所
• 主分類號: C08B37/08
• 分類號: C08B37/08;C23F11/173
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;李穎

技術領域

本發明涉及碳鋼的海水緩蝕劑，具體的說是一種羧甲基殼聚糖及其制備和應用。

背景技術

海水腐蝕給人類造成了巨大的經濟損失。目前，防止其腐蝕的方法有表面涂裝、表面處理、電化學保護等，而添加緩蝕劑是一種工藝簡便、成本低廉、適用性強的方法，在保護資源、減少材料損失方面大有作為，被廣泛用于各個領域。隨著環境保護和安全意識的加強，一些有毒的緩蝕劑將被限制或禁止使用。

殼聚糖是甲殼素脫乙酰基的產物，存在大量的游離氨基。殼聚糖具有一定的緩蝕效果，加之它環保、廉價，將其開發成獨立的緩蝕劑或復配緩蝕劑的有效組分具有較高的應用價值。

發明內容

本發明目的在于提供一種羧甲基殼聚糖及其制備和應用。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種羧甲基殼聚糖，所述羧甲基殼聚糖結構式為：

羧甲基殼聚糖的制備方法，

首先將殼聚糖與蒸餾水按體積比1∶50混合均勻后加入體積分數45％的NaOH溶液25mL常溫下堿化1.5-2h，然后邊攪拌邊滴加氯乙酸的異丙醇溶液(其中，氯乙酸18g異丙醇25mL)，滴加后在溫度60℃下繼續攪拌反應，4h后反應完畢。冷卻到室溫，用質量分數10％HCl溶液調節pH至中性，而后向反應液中加入400-500mL體積分數95％的乙醇溶液，得到有白色絮狀沉淀，沉淀干燥后即得到羧甲基殼聚糖。將所述白色絮狀沉淀靜置后過濾，用無水乙醇、丙酮多次洗滌，60℃下真空干燥即得到羧甲基殼聚糖。

羧甲基殼聚糖的應用，所述羧甲基殼聚糖可作為碳鋼的緩蝕劑。將羧甲基殼聚糖與海水或3.5％氯化鈉(質量分數)混合后作為油田碳鋼制品的的緩蝕劑；緩釋劑中水溶性殼聚糖磷酸酯的濃度為100-800mg/L。將碳鋼制品于20-60℃條件下浸沒于緩蝕劑中。

本發明的有益效果是：

1.成本低。本發明緩蝕劑有效成分為羧甲基殼聚糖，是殼聚糖進行羧甲基化改性得到，合成簡單，價格低廉。

2.可降解、無公害。本發明緩蝕劑與目前常用的有機碳鋼緩蝕劑相比，能夠自然降解為無毒或低毒物質，不會給環境造成污染，符合綠色緩蝕劑發展的趨勢。

3.耐久性好。本發明緩蝕劑具有優良的耐久性，能夠長時間保持較高的緩蝕性能。

具體實施方式

本發明采用失重法進行緩蝕性能表征。失重實驗采用靜態全浸懸掛法，每組實驗選用3個平行試樣。室溫下的實驗是在敞開體系中進行的，實驗過程中定期補充去離子水，以保證腐蝕介質的鹽度和緩蝕劑濃度保持不變。

實施例1

水溶性羧甲基殼聚糖的制備方法：

首先將殼聚糖與蒸餾水按體積比1∶50混合均勻后加入體積分數45％的NaOH溶液25mL常溫下堿化1.5h，然后邊攪拌邊滴加氯乙酸的異丙醇溶液(其中，氯乙酸18g異丙醇25mL)，滴加后在溫度60℃下繼續攪拌反應，4h后反應完畢。冷卻到室溫，用質量分數10％HCl溶液調節pH至中性，而后向反應液中加入400mL體積分數95％的乙醇溶液，得到有白色絮狀沉淀靜置后過濾，用無水乙醇、丙酮多次洗滌，60℃下真空干燥即得到羧甲基殼聚糖。紅外譜圖數據如下：

1159cm^-1和877cm^-1為殼聚糖糖基特征峰，1047cm^-1為-C-O-C(糖苷鍵)特征峰，1638cm^-1為氨基強吸收峰；在羧甲基殼聚糖的紅外光譜圖中，1605cm^-1處-NH₂的對稱彎曲振動產生的特征吸收峰與羰基的不對稱伸縮振動吸收峰疊加為單峰，且強度增加，說明-NH₂未參加羧甲基化反應；1416cm^-1和1311cm^-1出現新的吸收峰，為羧酸中C-O單鍵的伸縮振動峰和羥基的面內變形偶合振動吸收峰，所以羧甲基化反應主要發生在-CH₂OH上。

條件：實驗材料為Q235a碳鋼，將上述所得的羧甲基殼聚糖溶于海水中，用超聲波分散20分鐘，即得到緩蝕劑，緩釋劑中水溶性殼聚糖磷酸酯濃度為100mg/L。而后將Q235a碳鋼于溫度為20℃條件下浸沒在上述緩釋劑中，實驗周期為360h。

通過實驗測試獲得緩蝕效率為：3.96％，顯示緩蝕劑無緩蝕效果。