CC BY
6DOI 10.24412/2181 -1431-2023-3-46-60
Ахтамов Д.Т.
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ИНГИБИРОВАНИЯ И СКОРОСТИ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛОВ С ПРОИЗВОДНЫМИ АРИЛПРОПАРГИЛОВЫХ ЭФИРОВ
С ДИАЛКИЛАМИНАМИ
Ахтамов Д.Т. - Навоийский государственный горно-технологический университет, доц. кафедры «Химическая технология», e-mail: [email protected], р.Узбекистан.
Аннотация. В статье приводятся результаты по исследованию влияния температуры, природы и концентрации катализатора, природы растворителей, а также продолжительности времени реакций на синтез фенокси-(бутин-2)-диметиламина и фенокси-(бутин-2)-диэтиламина. На основании результатов исследования определены оптимальные параметры синтеза: температура 1000С, катализатор однохлористый мед и растворитель диоксан и продолжительность времени реакций 6 часов. Также исследованы влияние природы и концентраций синтезированных арилоксиалкинаминов в качестве ингибиторов коррозии. Определены, что фенокси-(бутин-2)-диэтиламин эффективный ингибитор коррозии металлов, по сравнению фенокси-(бутин-2)-диметиламином. Ингибирующее эффект производных арилоксиалкинаминов показаны также методами рентгенофазовым анализом, сканирующей и атомно-силовой микроскопии.
Ключевые слова: ДМСО, ДМФА, ТГФ, Диоксан, растворители, скорость коррозии, третичные амины, аминометилирования, валентное колебания, деформационные колебания, фенокси-(бутин-2)-диметиламина, фенокси-(бутин-2)-диэтиламина, ИК-спектроскопия.
INVESTIGATION OF THE PROPERTIES OF INHIBITION
AND CORROSION RATE OF METALS WITH DERIVATIVES OF ARYLPROPARGYL ETHERS WITH
DIALKYLAMINES
Akhtamov D.T. - Navoi State Mining and Technological University, Associate Professor of the Department of Chemical Technology, e-mail: [email protected], Uzbekistan.
Abstract. The article presents the results of the study of the influence of temperature, the nature and concentration of the catalyst, the nature of solvents, as well as the duration of reactions to the synthesis of phenoxy-(butin-2)-dimethyl-amine and phenoxy-(butin-2)-diethylamine. Based on the results of the study, the optimal synthesis parameters were determined: the temperature of 1000C, the catalyst single-chloride honey and the solvent dioxane and the duration of the reaction time of 6 hours. The influence of the nature and concentrations of synthesized aryloxyalkinamines as corrosion inhibitors has also been investigated. It has been determined that phenoxy-(butin-2)-diethylamine is an effective metal corrosion inhibitor compared to phenoxy-(butin-2)-dimethylamine. The inhibitory effect of aryloxyalkinamine derivatives is also shown by X-ray phase analysis, scanning and atomic force microscopy.
Keywords: DMSO, DMFA, THF, Dioxane, solvents, corrosion rate, tertiary amines, aminomethylation, valence vibrations, deformation vibrations, phenoxy-(butin-2)-dimethylamine, phenoxy-(butin-2)-diethylamine, IR spectroscopy.
ДИАЛКИЛАМИНЛАР ВА АРИЛПРОПАРГИЛ ЕФИРЛАР ХОСИЛАЛАРИНИНГ МЕТАЛЛАР КОРРОЗИЯ ТЕЗЛИГИ ВА ИНГИБИРЛАШГА ТАЪСИРИНИ УРГАНИШ
Axtamov D. T. - Navoiy davlat konchilik va texnologiyalar universiteti, kimyo texnologiya kafedrasi dotsenti, E-mail: [email protected], O'zbekiston r.
Annotatsiya. Маколада фенокси-(бутин-2)-диметиламин ва фенокси синтезига ^арорат, катализаторнинг табиати ва концентрацияси, эритувчилар табиати, шунингдек реакция давомийлигининг таъсирини урганиш натижалари келтирилган. Тадкикот натижаларига кура оптимал синтез параметрлари аникланди: ^арорат 1000C, катализатор мис(1)-хлорид, эритувчи диоксан ва реакция давомийлиги 6 соат. Синтезланган арилоксиалкинаминларнинг табиати ва концентрациясининг коррозия ингибитори сифатида таъсири *ам урганилди. Фенокси-(бутин-2) диэтиламин, фенокси-(бутин-2)-диметиламин билан солиштирганда самарали металл коррозия ингибитори эканлиги аникланди. Арилоксиалкинамин ^осилаларининг ингибирлаш хоссалари, металларни рентген фазасини та^лил килиш, сканерлаш ва атом-куч микроскопи билан *ам урганилди. Калит сузлар: ДМСО, ДМФА, ТХ.Ф, диоксан, еритувчилар, коррозия даражаси, учламчи аминлар, аминометилация, валентлик тебранишлари, деформация тебранишлари, фенокси-(бутин-2)-диметиламин, фенокси-(бутин-2)-диетиламин, И^ спектроскопияси.
Введение. Производные пропаргиловые спирты применяются в народном хозяйстве. Они играют важную роль при получении ингибиторов коррозии металлов, пестицидов и медикаментов [1-2]. Синтез ингибиторов коррозии на основе реакциях Манниха в присутствии селективных катализаторов привлекли к себе большое внимание благодаря своим ароматическим гетероатомным структурам и хорошей растворимости в разных средах [3].
В работе [4] при использовании 2 мол.% наночастиц Cu/C в качестве гетерогенного катализатора способствовало соответствующего пропаргиламина (4-(1-фенэтил-3-фенил-2-пропинил)-морфолин, 1- (3-фенил-2-пропи-нил) пиперидин и др.) с хорошими и высокими выходами. Кроме того, приведены несколько примеров для синтеза пропаргиламинов с помощью тройной связи и катализа переходных металлов, иридия [5], меди [6-7], серебра [8], золота и цинка [9-10].
Также в реакциях аминометилирования фенилпропаргиловых эфиров в качестве аминовых компонентов использовано морфолин и пиперидин, а в качестве конденсирующего агента выбран параформ [11-12]. Учитывая, что в фенилпропаргиловых эфирах в одном реакционном центре могут участвовать атомы водорода этинила, реакцию аминометилирования проводили в при-сутствии катализатора в виде полухлорида меди [13]. Роль солей меди заключается в образовании п-комплекса с тройной связью, что увеличивает подвижность ацетиленового водорода [14]. Монохлорид меди также образует комплекс с аминами, вызывая подвижность гидроксильной группы в N-гидроксиметиламине (образующемся при реакции формальдегида с аминами), что приводит к выделению воды [15-19]. В результате реакции получают фенокси-^-бутин-2)-пиперидин и фенокси-^-бутин-2)-морфолин.
Объекты и методы исследования. В работе в качестве исходных реагентов использовали: проп-2-инок-сибензол (97%, Ткип= 89-90°С, d= 1035 кг/м3, nD20= 1,462), морфолин (Ткип= 129°С, d= 996 кг/м3, nD20= 1,453), пиперидин (Ткип=106°С, d=861 кг/м3, nD20= 1,4525), 1,4-диоксан (Ткип= 101°C, d= 1033 кг/м3, nD20=1,422), N,N-диметилформамид (Ткип=153°С, d=944 кг/м3, nD20=1,430), диметил-сульфоксид (Ткип= 189°С, d= 1100 кг/м3, nD20=1,534), а также формалин (37%-ный водный раствор формальдегида). В реакциях применяли осушенные и перегнанные растворители: диоксан, ДМФА, ДМСО, ТГФ. Проп-2-инокси-бензол были синтезированы по методике [7-8]. За ходом реакции следили с помощью методом тонкослойной хроматографии.
Структуры синтезированных соединений были подтверждены данными ИК-, 1Н и 13С ЯМР-спектроскопии. ИК-спектры получали на спектрофотометре Shimadzu IR Tracer-100 с бромистым калием. Спектры ЯМР регистрировали на спектрометре JNM-ECZ400R (Jeol, Япония) при рабочей частоте 400 МГц для 1Н и 13С в растворе CDCI3.
Полученные результаты и их обсуждение. Нами синтезированы арилпропаргило-вые эфиры с N-гетероциклическими соединениями при различных условиях реакции таких как, температуры, природы и концентрации катализатора, ^
природы растворителей и продолжительности времени реакций. Процесс получения реакции Ы-гетероциклил-Ы-(бутинил-2)-фенокси производных описывается следующим образом:
О—СНз—с=сн
+ СН20 + HN
о—снз— с=с—сн2— n;
R
/R1 \
Кат.
R2 Диоксан
.Ri
'Ro
hn
С
г
hn
R-)
V
/ \ hn о
Кат. = Си1; СиВг; СиВг2; СиС1; СиС12; Си804; Си(СН3СОО)2.
Исследованы температурная зависимость выхода арилоксиалкин-аминов, результаты которых представлена в табл. 1.
Анализ результатов исследования (табл.1) показывает, что с увеличением температуры до 100 0С выход основного продукта возрастает, а дальнейшее возрстание температуру приводит к снижению выхода основного продукта. Это может быть обусловлено образованием олигомеров продуктов реакции, которые в своем составе содержит тройные ацетиленовые связи. Доказательством этого служит повышение вязкости систем образованием смолообразного продукта.
Таблица 1
Влияние температуры на выход фенокси-(Ы-бутин-2)-пиперидина и фенокси-(Ы-
№ Структурная формула и название вещества Температу эа Выход, %
40 50 60 70 80 90 100 110 120
1 4 Л—О—С1Ь— С=С—СН,—N ) фенокси-(Ы-бутин-2)-пиперидин 19,6 31,8 42,3 53,5 61,1 70,3 75,6 68,3 60,4
2 П\ ЛЛ (\ /)—0—СН2—С=С—СН2—N 0 УХ фенокси-(Ы-бутин-2)-морфолин 15,1 26,5 34,8 42,9 51,4 58,7 69,4 62,6 56,4
Известно, что катализаторы по разному влияют на кинетику химических реакций. Изучение каталитическая активность катализаторов имеет не только теоретические и практические интересы.
Поэтому нами исследованы влияние природы и концентрации катали-заторов на выход основного продукта реакций, результаты которых предс-тавлены на табл.2.
Анализ результатов исследования (табл.2) показывают, что среди испытанных катализаторов наиболее эффективным оказалось однохлористый медь. Например, в присутствии однохлористого меди выход фенокси-(Ы-бутин-2)-пиперидина и фенокси-(Ы-бутин-2)-морфолина составляют 75,6 и 69,4 масс.%, соответственно. Каталитическая активность хлористого меда обусловлена образова-нием п- 4 комплексов с тройными связами, которые приводят к повышению подвижности атомов
водорода связанные углеродом с тройной связью. Это способствует повышению скорости реакции и выхода продукта.
Таблица 2
Зависимость выхода основного продукта от природы катализатора [конц. кат. =
№ Структурная формула и название вещества Катализаторы— —— ВЫход, %
CuJ £ m =3 О CuBr CM о D О О (Л u о см о О О т X О d О CuCl
1 ^ 0—сн2— с=с—сн2—t/ ^ фенокси-(Ы-бутин-2)-пиперидин 33,1 38,3 44,6 50,6 59,7 64,2 75,6
2 (\ /)—О—СН,—С=С—СН,—N О фенокси-(Ы-бутин-2)-морфолин 32,2 37,4 43,5 48,6 54,9 58,7 69,4
Среди испытанных катализаторов наибольшую активность показала однохлористая медь. Поэтому исследованы зависимости выхода продуктов от концентрации однохлористого меда, результаты которых представлены в табл.3.
Анализ результатов исследования (табл.3) показывают, что с увеличе-нием концентрации до 8,0 масс.% однохлористого меда выход фенокси-(Ы-бутин-2)-пиперидина и фенокси-(Ы-бутин-2)-морфолина возрастает, а даль-нейшее повышение концентрации катализатора выход снижается. Например, выход фенокси-(Ы-бутин-2)-пиперидина составляет 75,6 масс. %, а фенокси-(Ы-бутин-2)-морфолина составляет 69,4 масс. %. При содержании концентрации 10 масс.% однохлористого меда выход фенокси-(Ы-бутин-2)-пиперидина составляет 72,7 масс. %, а фенокси-(Ы-бутин-2)-морфолина составляет 66,5 масс. %.
Таблица 3
Влияние концентрации катализатора однохлористого меда на выход основного
№ Структурная формула и Катализатора_CuCL-мас ——ВЫходТмасс. % с. %
название вещества 2 4 6 8 10 12 14
1 (\ /)—О—СН,—С=С—СН,—N ) Yj VJ фенокси-(Ы-бутин-2)-пиперидин 35,9 54,2 65,5 75,6 72,7 68,4 63,7
2 /=\ гл (\ />— 0—СН,—С=С—СН,—N 0 W фенокси-(Ы-бутин-2)-морфолин 32,6 50,7 68,1 69,4 66,5 61,2 55,6
Jb 9
Известно, что в кинетике гомогенно-каталитически химических реак-ций существенно влияет природы растворителей. Нами исследованы влияние природы растворителей таких как, диоксан, ДМФА, ДМСО, ТГФ на выход Ы-гетероциклил-Ы-(бутинил-2)-фенокси производных, результаты которых приведены в табл. 4.
Анализ результатов исследования (табл. 4) показывает, что с уменьшением значением диполь момента растворителя возрастает выход фенокси-(Ы-бутин-2)-пиперидина и фенокси-(Ы-бутин-2)-морфолина. Напри-мер, у ДМСО значение диполь момента 3,96 Клм, а у диоксана значение диполь момента 0,14 Клм, выход фенокси-(Ы-бутин-2)-пиперидина составляет 42,3 и 75,6 масс.%, а у фенокси-(Ы-бутин-2)-морфолина состав-ляет 40,4 и 69,4 масс.%, соответственно. По результатам, исследования по эффективности растворителей они располагаются в следующей ряд:
Диоксан > ТГФ > ДМФА > ДМСО
Таблица 4
Влияние природы растворителей на выход фенокси-(Ы-бутин-2)-пиперидина и
№ Структурная формула и название вещества РаствоРИТелы—--— " _______---- ВыхОд, %
ДМСО ДМФА ТГФ Диоксан
Диполь момент, Клм 3,96 3,82 1,63 0,14
1 (\ />—о—СН2—С=С—СН,—N ) \_/ w фенокси-(Ы-бутин-2)-пиперидин 42,3 57,9 72,6 75,6
2 rv (\ /)—0—СН,—С=С—СН,—N 0 \_/ W фенокси-(Ы-бутин-2)-морфолин 40,4 54,5 67,3 69,4
Еще одним фактором, влияющих на выход Ы-гетероциклил-N -(бутинил-2)
фенокси производных, является продольжительности реакций. Изучены влияние продолжительности реакций в интервале от двух до десяти часов на выход основного продукта, результаты которых приведы в табл. 5. Анализ результатов исследования (табл. 5) показывает, что максимальный выход образуется при 8 часов продолжительности реакций. Например, фенокси-(Ы-бутин-2)-пиперидин при 8 часов продолжительности выход составляет 75,6%, а фенокси-(Ы-бутин-2)-морфолина выход составляет 69,4 масс.%, а дальнейшее увеличение продолжительности реакций приводит к уменьшению выхода основных продуктов.
Таблица 5
Влияние продолжительности реакций на выход фенокси-(Ы-бутин-2)-
№ Структурная формула и название вещества Продолжу--- " --- Выход, %
2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 ^ о—сн2— с=с—сн2—У ^ фенокси-(Ы-бутин-2)-пиперидин 21, 9 31, 6 39, 5 47, 4 54, 9 69, 7 75, 6 66, 7 54, 6
ип О
23, 33, 44, 54, 59, 66, 69, 61, 50,
5 7 8 2 4 5 4 1 3
2
\
!j—0—CH2—C=C—CH2—N^_ 0
фенокси-(N-бутин-2)-_морфолин_
Изучение физико-химических свойств синтезированных веществ, позволяет определит их областей примения. Поэтому определены их физико-химических свойств синтезированных веществ, результаты которых приведены в табл. 6.
Определены физико-химические показатели синтезированного фенокси-^-бутин-2)-пиперидин и фенокси-^-бутин-2)-морфолин, результа-ты которых приведены в табл.6.
Таблица 6
Некоторые физико-химические показатели фенокси-^-бутин-2)-пиперидина и
фенокси-^-бутин-2)-морфолина
Структурная формула и название вещества Брутто формула Мoл. масса Тпл., 0С g/sm3 n20 nD Rf
(\ О—О—СН,—С=С—СН2—N ) V_/ \_/ Фенокси-^-бутин-2)-пиперидин C15H19NO 229 120121 0,972 1,513 1,76
/=4 (\ /)—0—СН,—С=С—СН,—N 0 \_/ W Фенокси-^-бутин-2)-морфолин C14H17NO2 231 129130 0,984 1,521 1.18
Структура синтезированных веществ доказаны ИК спектроскопическими методами. Нами получены спектры ИК синтезированных веществ фенокси-^-бутин-2)-пиперидина и фенокси-^-бутин-2)-морфо-лина, которые приведены на рис. 1-2.
Также структуры синтезированного ^гетероциклил^-(бутинил-2)-фенокси производных доказаны ИК-спектроскопическим методом.
В ИК-спектре синтезированного образца фенокси-^-бутин-2)-пиперидина (рис.5) наблюдается слабая линия поглощения -с = с - при 3288 см-1 и деформационные колебания этой же группы в области 2261 см-1. Также в спектре наблюдается валентные асимметричные колебания группы -^2- в области 29332816 см-1 и валентно-симметричные колебания в области 2735 см-1. Полоса поглощения 1599 см-1 принадлежащая бензоль-ному ароматическому кольцу, деформационные колебания этой же группы соответствуют в области полосы поглощение 754-690 см-1. В спектре также наблюдаются интенсивные полосы поглощения группы в области 1494-1444 см-1. В области 1367-1303 см-1
наблюдаются полосы поглощения принадлежащие а интенсивная полоса
поглощения при 1111-1080 см-1 также принадлежит группе третичных аминов. Интенсивные полоса поглощения в области 1236-1215 см-1 принадлежат связи Ar-О-^2-, а деформационные колебания этой же группы наблюдаются в области 11741151 см-1.
ип
L* «•pi
I Д /V 2
I I /H/g ^ vi. S ¿5 G S £ J £ 8Г3 ' il * 1 Is 3 1 l\ Sit г.
s 1 1
1 s 1 E
1 it S
40 1
4 ООО 3500 ЭООО 2500 2ООО 1500 1000
Рис. 1. И К-спектр фенокси-(Ы-бутин-2)-пиперидина
В ИК-спектре фенокси-(Ы-бутин-2)-морфолина (рис.6) наблюдается слабая
полоса поглощения при 3292 см-1 относящиеся группы -с = с - и деформационные колебания этой же группы при 2221 см-1. Также в спектре наблюдаются валентные асимметричные колебания группы -СН2- в области 2947-2831см-1 и валентно-симметричные колебания этой же группы в области 2752 см-1. Колебание группы -сн в принадлежащая бензольному ароматическому кольцу наблюдается при 3085 см-1. 1626 см-1 а, также соответствующая полоса поглощения к этой группы, в области 754690 см-1. Полосы поглощения в области 1531 см-1, относится характерной для колебаний групп -СН2-О-СН2-. Также в спектре полосы поглощения области 14841454 см-1 проявляются интенсивнне полосы поглощения группы -СН2-С=С-. Интенсивные полоса поглощения в области 1236-1215 см-1 принадлежат связи Дг-О-СН2-, а деформационные колебания этой же группы наблюдаются в области 11741139 см-1. В полосы поглощения области 1373-1308 см-1 относится -СН2-Ы< групп, а интенсивная полоса поглощения при 1093 см-1 принадлежит этой же групп третичных аминов.
Рис. 2. ИК-спектр фенокси-(Ы-бутин-2)-морфолина
Таким образом, по результатам ИК-спектроскопического анализа наличие фенокси-(Ы-бутин-2)-, пиперидиновых и морфолиновых групп подтверждает структуры фенокси-(Ы-бутин-2)-пиперидина и фенокси-(Ы-бутин-2)-морфолина.
Нами исследованы влияния природы и концентраций синтезиро-ванных производных N-гетероциклил-N-(бутинил-2)-фенокси в качестве ингибиторов коррозии металлов, результаты которых представлены в табл. 7.
Анализ результатов исследования (табл.7) показывает, что с увеличением температуры скорость коррозии металлов возрастает. Например, скорость коррозии образца Ст.3 в 1,0 масс. % растворе NaCl при 20оС (время экспозиции 96 часов)
составляет 3,0510-7 г/м2ч, а при 40оС 6,21 10-7 г/м2ч. Установлено, что скорость коррозии увеличивается в 2,04 раза.
Исследованы влияние природы и концентрации ингибиторов таких как ФБМ и ФБП на скорость коррозии металлов и степень защиты, результаты которых приведены в табл. 7. Анализ результатов исследования показывает, что с увеличением концентрации ингибитора снижается скорость коррозии металлов, а степень защиты возрастается. Среди испытанных ингибиторов коррозии металлов наиболее эффективно оказался ФБП.
Таблица 7
Влияние температуры, природы и концентрации ингибиторов на скорость коррозии (СК) и степень защиты (СЗ) Ст.3 в солевом растворе (т=96 часов, [NaCl]
=1,0 масс.%, pH=7)
№ Название ингибитора Температура, оС
20 30 40
СК, г/м2ч СЗ, % СК, г/м2ч СЗ, % СК, г/м2ч СЗ, %
1. Исх. металл (без ингибитора) 3,0510-7 - 4,3510-7 - 6,2110-7 -
2. ФБП 0,01% 0,7510-7 75,3 1,18 10-7 72,9 1,8410-7 70,3
3. ФБП 0,05% 0,7210-7 76,4 1,14 10-7 73,7 1,7610-7 71,6
4. ФБМ 0,01% 0,8410-7 72,6 1,2910-7 70,4 2,01 10-7 67,8
5. ФБМ 0,05% 0,81 10-7 73,2 12210-7 71,9 1,9510-7 68,5
Например, в присутствии 0,01 масс. % ФБП (время экспозиции 96 часов при температуре 20°С) скорость коррозии составляет 0,7510-7г/м2ч, степень защиты поверхности Ст.3 составляет 75,3%. В этих же условиях под воздействием 0,05 масс. % ФБП скорость коррозии составляет 0,72 10-7г/м2ч, а степень защиты поверхности Ст.3 составляет 76,4 %.
Ингибирующее действие ФБП и ФБМ исследованы рентгенофазовым анализом, результаты которых приведены в табл. 8.
Снимки участков поверхностей образцов подпитанных на растворах хлоридов металлов и ингибирование полученных на порошковом дифрактометре, показано на рис. 3-5.
Например, рентгенофазовые анализы образца Ст.3 в солевой среде и с использованием различных концентраций ФБП представлены на рис. 7-9 и табл. 8.
Рис. 3. Рентгенофазовый анализ коррозии металлов поверхности Ст.3 в 1,0 масс. % водном растворе хлорида натрия (экспозиции 96 час, Т= 20°С,
рН=7)
ип
3
1 II II III 1 II 1 II 111 II II III 1 III III II 1 1 1 III! 1 1 Mil 1 in и in mi ниш i iiiiii ни ниш и mini in inn '7! и 1 и 1 и 1 im 1 11 1 1 и 1 im —|M„„„ Ii Mill 1 II 1 1 1 III 1 1 1 II II lllllllll III 11 II Hill II 1 III-IN - alphaFerrite - FeOOH.Lepidocrocite - AI203-theta
Рис. 4. Рентгенофазовый анализ ингибированные ингибиторами 0,01 масс. % ФБП поверхности Ст.3 в 1,0 масс. % водном растворе хлорида натрия (время экспозиции 96 час, Т= 20°С, pH=7)
Рис. 5. Рентгенофазовый анализ ингибированные ингибиторами 0,05 масс. % ФБП поверхности Ст.3 в 1,0 масс. % водном растворе хлорида натрия (время экспозиции 96 час, Т= 20°С, pH=7)
Анализ рентгенограммы образцов в солевом растворе и рентгенограммы в присутствии ингибиторами коррозии металлов (рис. 7-9 и табл. 8) показывает, что исходный металл в присутствии 1,0 масс.% хлористого натрия поверхность стали состоит 56,8 масс.% из железа, 23,5 масс.% магнетита и 19,7 масс.% акагенита, а в присутствии 0,01 масс.% ингибитора ФБП поверхность стали состоит 68,9 масс.% из железа, 10,5 масс.% лепидокрокита и 20,3 масс.% акагенита. С увеличением концентрации ингибитора 0,05 масс. % ФБП скорость коррозии металлов снижается, доказательством этого служит результаты рентгенофазового анализа, по которому содержание чистого железа в возрастают. Например, поверхность стали состоит 74,8 масс. % из железа, 18,9 масс. % лепидокрокита и 6,6 масс. % акагенита.
Таблица 8
Результаты рентгенофазового анализа образца Ст.3 под действием 1,0 масс. % раствора хлорида натрия и ингибиторов (время экспозиции 96 часов при 20°С)
№ Название ингибитора Минерал Содержание, (%) Химическая формула
1 Исх. металл (без ингибитора) в 1,0 масс. % N80! Железо Магнетит Акагенит 56,8 23,5 19,7 Ре РеэОд Ре00.8зз(0Н)1.1б70!0.1б7
Железо 68,9 Ре
2 ФБП 0,01% Лепидокрокит Акагенит 10,5 20,3 Y-Рe0(0H) Ре00.8зз(0Н)1.1б70!0.1б7
Железо 74,8 Ре
3 ФБП 0,05% Лепидокрокит Акагенит 18,9 6,6 Y-Рe0(0H) Ре00.8зз(0Н)1.1б70!0.1б7
Железо 62,7 Ре
4 ФБМ 0,01% Акагенит 17,8 Ре00.8зз(0Н)1.1б70!0.1б7
Магнетит 25,3 Рез04
Железо 70,3 Ре
5 ФБМ 0,05% Акагенит Магнетит 11,9 17,8 Ре00.8зз(0Н)1.1б70!0.1б7 Рез04
Результаты рентгенофазного анализа также доказывают ингибирующие действия ингибиторов коррозии металлов N-гетероциклил-N-(бутинил-2)-фенокси производных.
Также методом сканирующей электронной микроскопии исследована поверхность металла, результаты которых представлены на рис. 6-8 и табл. 9-11.
250цт
Рис. 6. Снимки сканирующей электронной микроскопии участков поверхности образца Ст.3 в присутствии 1,0 масс. % раствора хлорида
натрия
Таблица 9
Результаты элементного анализа сканирующего электронного микроскопа
Элемент Вес.% Сигма Вес.%
C 4.71 0.31
O 15.43 0.17
Na 20.25 0.16
Cl 13.32 0.11
Fe 45.34 0.26
Сумма: 100.00
Анализ результатов исследования показывает (рис. 6-8 и табл. 9-11) что с добавлением ингибиторов коррозии металлов и увеличением его содержания элементный состав поверхности металла изменяется, т.е. содержание свободного железа возрастает. Например, содержания поверхности образца Ст.3 железа в присутствии 1,0 масс. % раствора хлорида натрия составляет 45,34 масс. %, присутствии 1,0 масс. % раствора хлорида натрия и 0,01 масс. % ингибитора ФБП содержания железа составляет 57,86 масс. %, а в присутствии 1,0 масс. % раствора хлорида натрия и 0,05 масс. % ингибитора ФБП содержания железа составляет 64,38 масс.%.
250цт
Рис. 7. Снимки участков поверхности образца, полученные на сканирующем электронном микроскопе ст.3 в присутствии 1,0 масс. % раствора хлорида натрия и 0,01 % ингибитора ФБП
Таблица 10
Результаты элементного анализа сканирующего электронного микроскопа
Элемент Вес.% Сигма Вес.%
O 12.19 0.15
Na 17.22 0.15
Al 0.80 0.05
Si 0.36 0.04
а 11.57 0.10
Fe 57.86 0.22
Сумма: 100.00
Таблица 11
Результаты элементного анализа сканирующего электронного микроскопа
Элемент Вес.% Сигма Вес.%
O 20.07 0.16
Na 5.90 0.10
Si 0.45 0.04
а 9.05 0.09
Ca 0.15 0.04
Fe 64.38 0.20 5 6
Сумма: 100.00
Рис. 8. Снимки участков поверхности образца, полученные на сканирующем электронном микроскопе, стали марки Ст.3 в присутствии 1,0 масс. % раствора хлорида натрия и 0,05 % ингибитора ФБП
Полученные результаты доказывают, ингибирование коррозии металлов в присутствии ФБП. Также морфология поверхности образца Ст. 3 исследована с помощью атомно-силового микроскопа на приборе Agilent 5500 (Agilent, США) стали марки Ст.3 до и после ингибирования. Поверхность стального образца в чистом состоянии практически плоская и не подвержена коррозионным процессам. Естественные впадины поверхность исходного состояния стали видны на рис. 9.
Топография поверхности металла также оценена методом атомно-силовой микроскопии, снимки поверхности представлены на рис. 9-13 и анализ результатов исследования приведены в табл. 12.
Рис. 9. Снимок атомно-силового микроскопа исходной стальной поверхности
Рис. 10. Снимок атомно-силового микроскопа воздействием 1,0 масс. % раствора ЫвО! на стальную поверхность
4.5 jjm
Рис. 11. Размер вмятины на стальной поверхности, вызванной 1,0 масс. %
раствором ЫаС! ^
Таблица 12
Влияние раствора хлористой меди на поверхность стального материала
Образцы Небольшая вогнутость, нм Средняя вогнутость, нм Высокая вогнутость, нм
Ст-3 95 110 125
Ст.3+ 1,0 масс. % NaCl 170 190 220
Анализ результатов исследования показывает, что под действием воды и в присутствии 1,0 масс. % раствора NaCl наблюдается изменение поверхности стального материала. Под действием раствора хлористого натрия повышаются углубления поверхности металла от 170 до 220 нм. Это объясняется протеканием коррозии в присутствии хлоридов металла.
На табл. 13 и рис. 12-13 также видны влияние солевой среды в присутствии различных концентраций ингибиторов на поверхность образца Ст.3.
Рис. 13. Снимки вмятин, образовавшихся при воздействии 1,0 масс. % раствора ЫаС1 и 0,05 масс. % ФБП на стальную поверхность
Топографию поверхности образцов Ст.3 исследовали в растворе путем применения различных концентраций ингибиторов в солевых средах. Размеры малой, средней и высокой вогнутости определяли по соответствующим изображениям. В табл. 13 показаны различные параметры АСМ, полученные для стальной поверхности, погруженной в соляную среду и ингибиторы.
Таблица 13
Влияние солевой среды и ингибитора на стальную поверхность_
Образцы Небольшая вогнутость, нм Средняя вогнутость, нм Высокая вогнутость, нм
Ст.3 95 110 125
Ст.3+ 1,0 масс. % NaCl Без ингибитора 170 190 220
Ст.3+ 1,0 масс. % NaCl 0,01% ФБП 108 135 147
Ст.3+ 1,0 масс. % NaCl 0,05% ФБП 42 56 73
Рис. 12. Снимки вмятин, образовавшихся при воздействии 1,0 % раствора ЫаО! и 0,01% ФБП на стальную поверхность
В солевой среде без ингибитора размер углублений на поверхности образца Ст.3 составлял от 95 до 220 нм. Это показывает существенное протекание коррозионных процессов на поверхности металла.
Анализ резултатов исследования показыавает, что в присутствии ингибитора коррозии металлов и увеличением его содержания, величина углубления снижается от 147 нм до 42 нм. Это свидетельствует о том, что процесс коррози металлов на поверхности металла ингибируется образуя защитную пленку.
Таким образом, доказаны ингибирование поцесса коррозии металлов методами рентгенофазового анализа, сканирующей и атомно-силовой микроскопии.
Заключение Исследованы синтеза ^гетероциклил^-(бутинил-2)-фенокси производных при различных условиях реакции, в том числе температуры, природы и концентрации катализатора, природы растворителей, продолжительности времени реакций и определены их оптимальные параметры. Изучением влияние температуры реакций на выход фенокси-^-бутин-2)-пиперидина и фенокси-^-бутин-2)-морфолина, установлено что оптимальная температура является 1000С. Среди испытанных катализаторов наибольшую активность показала однохлористая медь, оптимальная концентрация которого составила 8,0 масс. %.
Изучены влияние природы растворителей, таких как диоксан, ДМФА, ДМСО, ТГФ на выход основного продукта, среди этих растворителей самый эффективный оказался диоксан. Изучены влияние продолжительности реакций на выход основного продукта. Определено, что оптимальная время продолжительности реакций составила 8 часов.
Определены физико-химических свойств синтезированных веществ и доказаны их структуры 1Н и 13С -ЯМР и ИК-спектроскопическими методами.
Исследованы ингибирующую способность синтезированных веществ, показано, что среди испытанных соединений эффективно оказался фенокси-^-бутин-2)-пиперидин.
Список использованной литературы:
[1]. Финшгар М., Петовар Б., Джанари К., Мавер У. Наука о коррозии, 2016, 111, 370-381.
[2]. Ядав М., Бехера Д., Шарма У. Араб. жур. хим., 2016, 9, S1487-S1495.
[3]. Айени А.О., Акиньеле О.Ф., Хостен Э.К., Факола Э.Г., Олалере Дж.Т., Эгаревба Г.О., Уоткинс Г.М. Жур. мол. струк., 2020, 1219, 128539.
[4]. Махсумов А. Г., Абдурахимов А., Ильхамджанов П., А.С. 276058 (1970). СССР.Б.И. 1971, № 23.
[5]. Бибер Л.В., да Силва М.Ф., Буквы тетраэдра, 2004, 45, 45, 8281-8283.
[6]. Джемилев У. М., Шайбакова М. Г., Титова И. Г., Ибрагимов А. Г. Пат. 2349579 (2007) RU 2009, № 8
[7]. Лаваня Д.К., Прия Ф.В., Виджая Д.П., Дж Неудача. Анальный. и превен., 2020, 20, 494-502.
[8]. Омырзаков М.Т., Кияшев Д.К., Естественные и математические науки в современном мире. 2014, 24, 152-160.
[9]. Шарги Х., Хошнуд А., Халифе Р., Иранский журнал науки и Технологий., 2012, 36, A1: 25-35.
[10]. Геворкян А.А., Аракелян А.С., Мовсисян А.А., Джанджулян Ж.Л., Петросян К.А., Журнал общей химии, 2006, т.76, вып.7, с.1223.
[11]. Лаваня Д.К., Фрэнк В.П., Виджая Д.П., Журнал анализа и предотвращения отказов., 2020, 20, 494-502.
[12]. K. S. Sanakulov, B. F. Mukhiddinov, S. Sh. Sharipov, Kh. M. Vapoev Analyzing how ions tend to form in the aqueous phase of the slurry and how they affect the bacterial oxidation of sulphide minerals. Tsvetnye Metally. 2022. No. 5. pp. 15-23
[13]. Эстевам И.Х.С., да Силва М.Ф., Бибер Л.В., Буквы тетраэдра, 2004, 45,
8283.
[14]. Мамедбейли Э.Г., Гаджиева Г.Э., Исмайылова С.В., Баш. хим. ж., 2021, 28, № 1 -33-44.
[15]. Алекберова И.А. "Синтез N-производных пиперидина и морфолина по реакции манниха" XXIV Российская молодежная научная конференция "Проблемы теоретической и экспериментальной химии" //Екатеринбург, 23-25 апреля 2014 г. с.
[16]. Батул Т., Расул Н., Галл И., Норин М., Насим Ф-у-Х., PLoS ONE, 2014, 9(12), ei 15457.
[17]. Ахтамов Д.Т., Мухиддинов Б.Ф., Махсумов А.Г., Вапоев Х.М., Бекназаров Х.С., Universum: химия и биология, 2021, №11-2 (89), 24-29 с.
[18]. Ахтамов Д.Т., Мухиддинов Б.Ф., Махсумов А.Г., Шарипов С.Ш. Исследование структуры производных арилпропаргиловых эфиров с диалкиламинами ЯМР и ИК-спектроскопическими методами // «Universum: Химия и биология 2022, №3 - С. 24-29.
[19]. Ахтамов Д.Т., Мухиддинов Б.Ф., Вапоев Х.М., Шарипов С.Ш. Исследование свойств ингибирования и скорости коррозии металлов с производными арилпропаргиловых эфиров с диалкиламинами // «Universum: Химия и биология 2023, №1(106) - С. 52-62.
322-323.
Ol
о
