Nghiên cứu tổng hợp các dẫn xuất amid có khả năng ức chế ăn mòn hiệu quả từ nguồn axít béo C8-C18

Chuyên khảo phân tích Luận văn nghiên cứu tổng hợp một số dẫn xuất amid có tính năng ức chế ăn mòn cao từ nguồn axít béo, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên

• Tác giả: ThS. Đinh Văn Kha
• Trường học: Bé Công Thương Viện Hóa Học Công Nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: KHCN
• Đề tài: Nghiên Cứu Tổng Hợp Dẫn Xuất Amid Ức Chế Ăn Mòn Từ Axít Béo C8-C18
• Loại tài liệu: báo cáo kết quả nghiên cứu khoa học
• Năm xuất bản: 2009
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về dẫn xuất amid và ứng dụng trong ức chế ăn mòn

Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất amid từ axít béo C8-C18 là một hướng đi triển vọng trong việc phát triển các chất ức chế ăn mòn kim loại. Các hợp chất này có cấu trúc phân tử chứa nhiều nhóm chức, giúp tăng hiệu quả bảo vệ kim loại đen và kim loại màu. Dẫn xuất amid được tổng hợp từ nguồn nguyên liệu dầu mỏ, mang lại tính ổn định và hiệu quả cao trong việc chống ăn mòn.

1.1. Cơ chế tác động của dẫn xuất amid

Các dẫn xuất amid hoạt động thông qua cơ chế tạo màng bảo vệ trên bề mặt kim loại. Màng này ngăn cản sự tiếp xúc giữa kim loại và môi trường ăn mòn, đồng thời hấp phụ lên các trung tâm hoạt động của bề mặt kim loại, làm giảm tốc độ ăn mòn. Các hợp chất amin và amid có khả năng hấp phụ mạnh, giúp giảm tốc độ hòa tan kim loại trong môi trường axit.

1.2. Phân loại chất ức chế ăn mòn

Chất ức chế ăn mòn được chia thành ba loại chính: chất ức chế anot, chất ức chế catot và chất ức chế dạng tạo màng. Dẫn xuất amid thuộc nhóm chất ức chế dạng tạo màng, giúp thụ động hóa bề mặt kim loại và kéo dài thời gian chống ăn mòn.

II. Quy trình tổng hợp dẫn xuất amid từ axít béo C8 C18

Quy trình tổng hợp dẫn xuất amid từ axít béo C8-C18 bao gồm các bước chính như phản ứng amit hóa, lựa chọn nguyên liệu và phương pháp tổng hợp. Nghiên cứu đã tổng hợp thành công 05 chất ức chế ăn mòn dạng amid, bao gồm etanolamit, dietanolamit, diphenylamit, 1-naphtylamit và xyclohexylamit, với hiệu suất từ 60% đến 80%.

2.1. Phản ứng amit hóa

Phản ứng amit hóa là bước quan trọng trong quy trình tổng hợp dẫn xuất amid. Axit béo C8-C18 được phản ứng với các amin để tạo thành các hợp chất amid. Quá trình này được thực hiện trong điều kiện nhiệt độ và áp suất phù hợp, đảm bảo hiệu suất phản ứng cao.

2.2. Phương pháp phân tích và đánh giá

Các phương pháp phân tích như phổ hồng ngoại (IR) và phổ khối lượng được sử dụng để xác định cấu trúc và tính chất hóa lý của các dẫn xuất amid. Kết quả phân tích khẳng định các chất tổng hợp phù hợp với dự kiến ban đầu và có khả năng ức chế ăn mòn cao.

III. Ứng dụng của dẫn xuất amid trong công nghiệp

Các dẫn xuất amid tổng hợp từ axít béo C8-C18 được ứng dụng rộng rãi trong các sản phẩm dầu thủy lực và chất lỏng gia công kim loại. Chúng có khả năng chống ăn mòn cao đối với cả kim loại đen và kim loại màu, giúp kéo dài tuổi thọ của thiết bị và giảm chi phí bảo trì.

3.1. Ứng dụng trong dầu thủy lực

Các dẫn xuất amid được pha chế vào dầu thủy lực với hàm lượng 1-2%, giúp tăng cường khả năng chống ăn mòn và bảo vệ thiết bị trong môi trường làm việc khắc nghiệt. Kết quả thử nghiệm cho thấy hiệu quả bảo vệ đạt trên 90% đối với thép CT-3, nhôm và đồng.

3.2. Ứng dụng trong chất lỏng gia công kim loại

Các chất lỏng gia công kim loại chứa dẫn xuất amid giúp giảm thiểu sự ăn mòn trong quá trình gia công. Chúng cũng có khả năng đẩy nước và dung dịch chất điện ly, tăng cường hiệu quả bảo vệ kim loại trong môi trường ẩm ướt.

IV. Đánh giá hiệu quả và triển vọng ứng dụng

Nghiên cứu tổng hợp dẫn xuất amid từ axít béo C8-C18 đã chứng minh hiệu quả cao trong việc ức chế ăn mòn kim loại. Các chất tổng hợp có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, từ dầu thủy lực đến chất lỏng gia công kim loại, mang lại giá trị kinh tế và môi trường đáng kể.

4.1. Hiệu quả bảo vệ kim loại

Các thử nghiệm trong tủ khí hậu và phương pháp điện hóa cho thấy hiệu quả bảo vệ của các dẫn xuất amid đạt trên 90% đối với nhiều loại kim loại. Điều này khẳng định tiềm năng ứng dụng rộng rãi của các chất này trong công nghiệp.

4.2. Triển vọng phát triển

Với hiệu quả cao và chi phí sản xuất hợp lý, các dẫn xuất amid từ axít béo C8-C18 có triển vọng trở thành giải pháp chống ăn mòn hàng đầu trong tương lai. Nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp và mở rộng phạm vi ứng dụng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bé c«ng th−¬ng ViÖn hãa häc c«ng nghiÖp viÖt nam B¸o c¸o kÕt qu¶ nghiªn cøu khcn Tªn ®Ò tµi: Nghiªn cøu tæng hîp mét sè dÉn xuÊt amiT cã tÝnh n¨ng øc chÕ ¨n mßn cao tõ nguån axit bÐo C8 - C18 §Ò tµi nghiªn cøu KHCN cÊp Bé ThS. §inh V¨n Kha 7452 15/7/2009 Hµ Néi, 12/2008 Bé c«ng th−¬ng ViÖn hãa häc c«ng nghiÖp viÖt nam B¸o c¸o kÕt qu¶ nghiªn cøu khcn Tªn ®Ò tµi: Nghiªn cøu tæng hîp mét sè dÉn xuÊt amiT cã tÝnh n¨ng øc chÕ ¨n mßn cao tõ nguån axit bÐo C8 - C18 §Ò tµi nghiªn cøu KHCN cÊp Bé Chñ nhiÖm ®Ò tµi: ThS. §inh V¨n Kha C¸n bé tham gia: ThS. Hoµng Thanh §øc ThS.

§inh V¨n Nam ThS. D−¬ng ThÞ H»ng Hµ Néi, 12/2008 Bµi tãm t¾t Nghiªn cøu tæng hîp phô gia øc chÕ ¨n mßn kim lo¹i ®i tõ nguån nguyªn liÖu dÇu má lµ dùa trªn mét trong nh÷ng d¹ng nguyªn liÖu cã triÓn väng vµ æn ®Þnh nhÊt. C¸c chÊt øc chÕ hä amit mµ trong ph©n tö cña chóng cã chøa nhiÒu nhãm chøc ®ang ®−îc quan t©m nghiªn cøu vµ øng dông réng r·i v× chóng cã hiÖu qu¶ b¶o vÖ cao ®èi víi c¶ kim lo¹i ®en vµ kim lo¹i mµu. §Ò tµi “Nghiªn cøu tæng hîp mét sè dÉn xuÊt amit cã tÝnh n¨ng øc chÕ ¨n mßn cao tõ nguån axit bÐo C8-C18„ ®· tæng quan ®−îc c¸c lo¹i phô gia, c¬ chÕ t¸c dông mµng dÇu hßa tan c¸c phô gia øc chÕ ¨n mßn.

§Ò tµi ®· tæng hîp ®−îc 05 chÊt øc chÕ ¨n mßn kim lo¹i gåm: - Amit m¹ch th¼ng: etanolamit vµ dietanolamit víi hiÖu suÊt trªn 80 % - Amit m¹ch vßng: diphenylamit, 1-naphtylamit vµ xyclohexylamit víi hiÖu suÊt tõ 60 ÷ 80%. B»ng c¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch tÝnh chÊt hãa lý, c¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch c«ng cô, c¸c kÕt qu¶ thu ®−îc ®Òu kh¼ng ®Þnh c¸c chÊt nhËn ®−îc phï hîp víi c¸c nguån tµi liÖu vµ dù kiÕn ban ®Çu. Mét lo¹t c¸c phÐp thö nghiÖm kh¶ n¨ng ®Èy n−íc vµ chÊt ®iÖn ly, x¸c ®Þnh ¨n mßn ®iÖn hãa, thö x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng b¶o vÖ kim lo¹i ®en vµ kim lo¹i mµu trong tñ khÝ hËu cho thÊy hiÖu qu¶ b¶o vÖ ®¹t ®−îc kh¸ cao, nhiÒu mÉu ®¹t trªn 90%. Theo ®ã, hiÖu qu¶ b¶o vÖ cña c¸c phô gia ®−îc s¾p xÕp theo thø tù nh− sau: + §èi víi thÐp CT-3: diphenylamit > dietanolamit > 1-naphtylamit > xyclohexylamit + §èi víi nh«m: dietanolamit > diphenylamit > xyclohexylamit > 1-naphtylamit + §èi víi ®ång: xyclohexylamit > 1-naphtylamit > diphenylamit > dietanolamit §Ò tµi ®· tiÕn hµnh pha chÕ phèi hîp c¸c phô gia víi nhau vµ víi dÇu gèc ®Ó t¹o chÊt láng gia c«ng kim lo¹i.

C¸c s¶n phÈm nhËn ®−îc ®Òu cho kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn cao ®èi víi c¶ kim lo¹i ®en vµ kim lo¹i mµu. Tõ c¸c kÕt qu¶ thu ®−îc, qua qu¸ tr×nh thùc hiÖn néi dung cña ®Ò tµi, cã thÓ kh¼ng ®Þnh 04 chÊt tæng hîp ®−îc trong 05 chÊt cã thÓ pha chÕ vµo c¸c s¶n phÈm dÇu thñy lùc, chÊt láng gia c«ng kim lo¹i víi hµm l−îng 1÷2% vµ më réng ®−îc ph¹m vi øng dông. Môc lôc Më ®Çu. Tæng quan vÒ tæng hîp phô gia øc chÕ ¨n mßn.

Kh¸i qu¸t vÒ phô gia øc chÕ ¨n mßn kim lo¹i. Phô gia øc chÕ ¨n mßn kim lo¹i. Mét sè phô gia øc chÕ ¨n mßn sö dông cho c¸c s¶n phÈm dÇu má. C¬ chÕ t¸c dông cña phô gia øc chÕ ¨n mßn.

§Æc ®iÓm t¸c dông mµng dÇu hßa tan c¸c phô gia øc chÕ ¨n mßn. C¸c phô gia øc chÕ ¨n mßn chøa nit¬. Hîp chÊt amin. Amit cña c¸c axit bÐo.

C¸c ph¶n øng amit hãa. Dông cô, hãa chÊt nguyªn liÖu. Lùa chän nguyªn liÖu, hãa chÊt cho qu¸ tr×nh thùc nghiÖm. Lùa chän ph−¬ng ph¸p tæng hîp vµ c¸c b−íc tiÕn hµnh.

Tæng hîp c¸c phô gia øc chÕ ¨n mßn. Pha chÕ dÇu thñy lùc vµ chÊt láng gia c«ng kim lo¹i. C¸c ph−¬ng ph¸p kiÓm tra vµ ®¸nh gi¸. C¸c ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch tÝnh chÊt hãa lý.

C¸c ph−¬ng ph¸p thö tÝnh n¨ng. Mét sè ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch kh¸c. KÕt qu¶ vµ th¶o luËn. Lùa chän nguyªn liÖu ban ®Çu.

KÕt qu¶ tæng hîp 05 chÊt øc chÕ ¨n mßn d¹ng amit. Kh¶o s¸t ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é ®Õn hiÖu suÊt ph¶n øng. S¬ ®å c«ng nghÖ tæng hîp c¸c chÊt øc chÕ ¨n mßn d¹ng amit. TÝnh chÊt lý hãa cña c¸c amit ®· tæng hîp.

KÕt qu¶ x¸c ®Þnh phæ hång ngo¹i IR cña c¸c amit tæng hîp. Phæ khèi l−îng cña c¸c amit tæng hîp. KÕt qu¶ ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng øc chÕ ¨n mßn cña c¸c amit tæng hîp. Kh¶ n¨ng ®Èy n−íc, dung dÞch chÊt ®iÖn ly cña c¸c phô gia øc chÕ ¨n mßn.

KÕt qu¶ thö kh¶ n¨ng øc chÕ ¨n mßn trong m«i tr−êng axit. KÕt qu¶ thö kh¶ n¨ng øc chÕ ¨n mßn kim lo¹i cña c¸c phô gia b»ng ph−¬ng ph¸p ®iÖn hãa. Thö nghiÖm kh¶ n¨ng b¶o qu¶n cña phô gia tæng hîp trong tñ khÝ hËu. Pha chÕ vµ thö nghiÖm trong dÇu gèc vµ chÊt láng thñy lùc.

Lùa chän dÇu gèc. Pha chÕ dÇu thñy lùc vµ chÊt láng gia c«ng kim lo¹i. KiÓm tra c¸c tÝnh chÊt hãa lý vµ kh¶ n¨ng UCAM cña c¸c s¶n phÈm pha chÕ. 47 Tµi liÖu tham kh¶o.51 1 Më ®Çu Sù ¨n mßn kim lo¹i g©y ra nh÷ng tæn h¹i to lín cho nÒn kinh tÕ quèc d©n.

Ng−êi ta cho r»ng kho¶ng trªn 10% kim lo¹i s¶n xuÊt ra ®· bÞ mÊt ®i do bÞ ¨n mßn. Nh÷ng n−íc cã khÝ hËu nhiÖt ®íi Èm hoÆc cã khÝ hËu biÓn nh− ViÖt Nam th× tæn thÊt do ¨n mßn g©y ra, theo thèng kª lµ 20-30%. Trong sè nh÷ng tæn thÊt ®ã ph¶i kÓ ®Õn c¸c phÝ tæn ®Ó chèng ¨n mßn. Dïng c¸c chÊt øc chÕ ¨n mßn, c¸c chÊt d¹ng dÇu, mì lµ mét trong nh÷ng gi¶i ph¸p c¬ b¶n ®Ó b¶o vÖ kim lo¹i.

C¸c chÊt phñ b¶o vÖ trªn c¬ së dÇu vµ mì trong ®iÒu kiÖn x¸c ®Þnh cã nhiÒu −u ®iÓm c¬ b¶n so víi c¸c chÊt phñ kh¸c. - C¸c chÊt dÇu vµ mì th−êng rÎ h¬n so víi c¸c lo¹i s¬n, ®Æc biÖt trong tr−êng hîp kim lo¹i cÇn b¶o vÖ lµ kim lo¹i mµu. - ViÖc chuÈn bÞ bÒ mÆt kh«ng ®ßi hái ph¶i cÈn thËn nh− khi ¸p dông b»ng c¸ch b¶o vÖ kh¸c. - Sö dông c¸c chÊt phñ rÊt h÷u hiÖu ®Ó b¶o qu¶n trªn c¬ së s¶n phÈm dÇu má vµ c¸c chÊt øc chÕ ®· lµm t¨ng thêi h¹n phôc vô.

C¸c chÊt øc chÕ cho vµ nhËn ®iÖn tö, øc chÕ t¹o mµng trªn c¬ së c¸c amit lµ mét trong nh÷ng hä chÊt øc chÕ cã hiÖu qu¶ b¶o vÖ cao. ChÝnh v× c¸c lý do trªn môc ®Ých nghiªn cøu cña ®Ò tµi ®−îc x¸c ®Þnh: Tõ axit C8÷C18 bÐo tæng hîp phô gia øc chÕ ¨n mßn vµ pha chÕ chóng thµnh c¸c s¶n phÈm dÇu (chÊt láng gia c«ng kim lo¹i, dÇu thñy lùc) cã kh¶ n¨ng b¶o vÖ cao. §Ó ®¹t ®−îc môc ®Ých trªn cÇn thùc hiÖn c¸c nhiÖm vô nh− sau: - Thùc hiÖn ph¶n øng amit ho¸ axit bÐo víi c¸c amin thµnh c¸c lo¹i phô gia øc chÕ cho nhËn ®iÖn tö. - Kh¶o s¸t mét sè tÝnh chÊt lý ho¸ cña c¸c phô gia nhËn ®−îc vµ kh¶ n¨ng øng dông cña chóng.

- TiÕn hµnh kh¶o s¸t c¸c lo¹i dÇu gèc, lËp ®¬n pha chÕ víi c¸c chÊt øc chÕ tæng hîp t¹o chÊt láng thñy lùc, chÊt láng gia c«ng kim lo¹i, thö kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn b»ng ph−¬ng ph¸p gia tèc trong tñ khÝ hËu vµ c¸c ph−¬ng ph¸p thö ®iÖn hãa, tõ ®ã rót ra c¸c kÕt luËn. 2 ch−¬ng 1 Tæng quan vÒ tæng hîp phô gia øc chÕ ¨n mßn 1. Kh¸i qu¸t vÒ phô gia øc chÕ ¨n mßn kim lo¹i 1. Phô gia øc chÕ ¨n mßn kim lo¹i C¸c phô gia øc chÕ ¨n mßn (UCAM) kim lo¹i ®ãng vai trß quan träng ®èi víi c¸c s¶n phÈm dÇu mì [1], [2].

C¬ chÕ t¸c ®éng k×m h·m ¨n mßn kim lo¹i cña chÊt øc chÕ ®−îc x¶y ra theo hai qu¸ tr×nh sau [15]: - Qu¸ tr×nh t¹o mµng: Së dÜ chÊt øc chÕ cã t¸c dông k×m h·m, lµm gi¶m tèc ®é ¨n mßn kim lo¹i do m«i tr−êng g©y ra lµ v× chÊt øc chÕ t¹o ra mét mµng máng trªn bÒ mÆt kim lo¹i, ng¨n c¸ch bÒ mÆt kim lo¹i víi m«i tr−êng ¨n mßn. - Qu¸ tr×nh hÊp phô: C¸c chÊt hÊp phô trªn bÒ mÆt kim lo¹i ng¨n c¶n sù hßa tan anot cña kim lo¹i, nghÜa lµ hÊp phô lªn c¸c trung t©m ho¹t ®éng cña bÒ mÆt kim lo¹i lµm cho tèc ®é ¨n mßn bÞ gi¶m ®i. C¸c hîp chÊt amin, amit cã t¸c dông hÊp phô lµm gi¶m tèc ®é hßa tan thÐp trong m«i tr−êng axit. C¸ch ph©n lo¹i c¸c chÊt øc chÕ lµ dùa vµo c¬ chÕ t¸c dông cña qu¸ tr×nh ¨n mßn.

Ng−êi ta cã thÓ chia c¸c chÊt øc chÕ thµnh ba lo¹i nh− sau [16], [30], [31]: - ChÊt øc chÕ anèt: lµ lo¹i chÊt khi cho vµo m«i tr−êng ¨n mßn cã t¸c dông lµm gi¶m tèc ®é hßa tan anot, nghÜa lµ lµm t¨ng qu¸ thÕ qu¸ tr×nh hßa tan anot - ChÊt øc chÕ catèt: lµ lo¹i chÊt cho vµo m«i tr−êng ¨n mßn cã t¸c dông lµm gi¶m tèc ®é qu¸ tr×nh catèt, nghÜa lµ lµm t¨ng qu¸ thÕ catèt ChÊt øc chÕ anèt-catèt: lµ chÊt øc chÕ cã t¸c dông k×m h·m c¶ hai qu¸ tr×nh anèt vµ catèt - ChÊt øc chÕ d¹ng t¹o mµng: c¸c chÊt øc chÕ lµm thô ®éng hãa bÒ mÆt kim lo¹i do t¹o ra mét mµng b¶o vÖ trªn bÒ mÆt kim lo¹i. Mét sè phô gia øc chÕ ¨n mßn sö dông cho c¸c s¶n phÈm dÇu má 1. C¸c phô gia øc chÕ ¨n mßn lo¹i h÷u c¬ tan trong n−íc Nh÷ng lo¹i nµy rÊt ®a d¹ng, tÊt c¶ ph©n tö cña chóng ®Òu cã 2 phÇn chÝnh lµ gèc h÷u c¬ vµ nhãm ho¹t ®éng, vÝ dô: NO2, NH2, CrO4, v.v… C¬ chÕ t¸c dông cña c¸c chÊt UCAM h÷u c¬ rÊt phøc t¹p. Theo [17], [25] cho r»ng sÏ x¶y ra c¸c hiÖn t−îng chñ yÕu sau ®©y: 3 1.

Sù hÊp phô vËt lý c¸c chÊt øc chÕ trªn kim lo¹i 2. Sù t¹o ra mµng b¶o vÖ cña mét chÊt øc chÕ t¹o keo-ph©n t¸n 3. Sù t¹o ra c¸c hîp chÊt hãa häc ë bÒ mÆt C¸c chÊt øc chÕ lo¹i h÷u c¬ do t−¬ng t¸c cña c¸c ion s¾t ®· t¹o ra c¸c hîp chÊt phøc kh«ng tan (sù hÊp phô hãa häc). NÕu kim lo¹i t¹o phøc dÔ tan víi c¸c chÊt øc chÕ th× sù ¨n mßn kh«ng nh÷ng x¶y ra mµ cßn bÞ kÝch thÝch bëi c¸c hîp chÊt ®ã.

Trong sè c¸c chÊt øc chÕ lo¹i h÷u c¬ dÔ tan trong n−íc, th× cã chÊt chØ b¶o vÖ kim lo¹i khi cã mÆt oxy hoÆc cã mÆt chÊt oxy hãa.