三乙醇胺硼酸酯的合成与防锈性能

介绍

硼酸酯具有良好的防锈性能, 国内外对其防锈性能的研究日益加深, 但其抗水解性较差, 容易导致有效成分流失, 减弱其防锈性能。通过添加外配剂 (乙醇胺) 在硼酸酯分子中形成N→B配位键制备三乙醇胺硼酸酯来增大硼酸酯的水解稳定性[1]。

三乙醇胺硼酸酯

合成

将带有转子、温度计和分水回流装置的三口玻璃烧瓶放入恒温加热磁力搅拌器中, 加入1 mol三乙醇胺, 油浴加热至100℃左右保温0.5 h, 分批加入硼酸, 使n (硼酸) ∶n (三乙醇胺) =1.0∶1.2;打开冷凝水开关, 升温至130~150℃, 保温。3~5 h后测定反应出水量至20.75~20.82 m L时终止反应。考察原料配比、反应温度和反应时间3因素对反应的影响, 确定三乙醇胺硼酸酯合成的最佳条件如下 (以0.4 mol硼酸为反应基准, 其理论出水量21.60m L) :原料配比n (硼酸) ∶n (三乙醇胺) =1.0∶1.2, 温度145℃, 时间4 h;在此条件下产物三乙醇胺硼酸酯胺值为257.21 mg KOH/g, 含硼量为11.20%, 反应出水量为20.79 m L, 最接近理论值。

水解稳定性

采用敞口观察法和饱和水蒸气法测定硼酸酯的水解稳定性:敞口法为>240 h, 饱和水蒸气法为>300 h。敞口观察法的溶剂是液体石蜡, 在室温条件下, 静置10 d后, 硼酸酯仍旧不溶于液体石蜡, 石蜡油没有变浑浊, 即没有白色固体三氧化二硼产生;饱和水蒸气法是将硼酸酯放置于饱和水蒸气的氛围下, 在12 d后才有明显的水吸收峰, 试样出现浑浊。合成的硼酸酯中含有N→B内配位键, 极大地改善了硼酸酯的水解稳定性。而普通硼酸酯在2种测试方法下, 2 d后就出现水解现象。

防锈性能

三乙醇胺硼酸酯是一种水溶性防锈缓蚀剂, 能很好地应用于工业金属制件加工过程中, 对金属制件起到防锈的效果。将20钢、45钢和灰口铸铁试样浸入0.1%~2.5%的三乙醇胺硼酸酯水溶液中, 室温下放置5~10 d后观察锈蚀情况。结果显示, 在不加防锈剂的溶液中1 h后, 20钢、45钢试样表面就有大面积的锈蚀附着, 3 h后, 灰口铸铁试片也有大面积的锈蚀现象出现。

试片浸泡在不同浓度三乙醇胺硼酸酯溶液中10d后的生锈情况见图2。由图2可知:低浓度三乙醇胺硼酸酯溶液中20钢表面锈斑面积相对较大, 随着三乙醇胺硼酸酯浓度的增加, 试片表面锈斑面积逐渐减小 (局部锈斑) , 当三乙醇胺硼酸酯浓度为0.5%时, 试样表面呈光滑状态, 无锈蚀现象。

由上可知,浓度较低时, 三乙醇胺硼酸酯溶液具有较好的防锈效果:浓度0.5%时对20钢有良好的防锈效果;0.6%时对45钢有较好的防锈效果;0.8%时对灰口铸铁有较好的防锈效果;2.5%时对20钢、45钢、灰口铸铁具有很好的防锈性能, 可应用于防锈行业中。

参考文献

[1] 胡晓兰, 梁国正.硼酸三乙醇胺酯的合成与表征[J].高分子材料科学与工程, 2004, 20 (2) :69~72.