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缓蚀剂研究最新进展
2012-10-01 00:00:00 作者:郭兴蓬 陈振宇 来源:《腐蚀防护之友》


  铝、镁等其他金属缓蚀剂


  近些年,对铝及其合金的缓蚀剂研究主要有:氨基酸类、喹啉类、合成芳香环类含N原子的化合物。含有芳环结构的氨基酸由于离域π键的作用,使其更容易吸附在合金的表面,具有较好的缓蚀能力,而含巯基的半胱氨酸由于S的强吸附性,其缓蚀效果也较好。色氨酸对铝合金在含氯离子溶液中的腐蚀、烟碱醛缩氨基硫脲对铝合金在不同浓度的硫酸和盐酸的混合溶液中的腐蚀都具有较好的抑制效果。香草醛与铝形成的膜层跟铝合金表面的膜层一起形成紧密的膜层,能有效地抑制腐蚀的电荷转移过程。葡萄糖酸钠、肉桂酸钠、钼酸钠和硝酸盐均能较好的抑制铝合全在乙二醇一水体系中的腐蚀,其缓蚀能力大小顺序为:硝酸盐>肉桂酸钠>葡萄糖酸钠>钼酸钠。


  镁合金的缓蚀剂研究却相对较少,当前主要是研究在冷冻液中对镁合金能起到防腐蚀作用的部分缓蚀剂。KMn04、Na3P04、Na2Mo04、KF牙口NaF等无机类缓蚀剂主要抑制镁合金的阳极过程,而一些有机类缓蚀剂主要抑制阴极过程,有的表现为一种混合抑制型缓蚀剂特征。磷酸钠与十二烷基苯磺酸钠无机一一有机复合缓蚀剂在水一乙二醇体系中对GW103和AZ91镁合金的腐蚀具有很好的抑制效果,表现出优良的协同效果。


  另外,许多多价的阴离子对镁的腐蚀有一定的抑制作用,特别是X0ynˉ型阴离子,如铬酸盐、高碘酸盐、钒酸盐等。这些酸根离子可在镁表面形成一层在很宽的pH范围内稳定的保护膜,从而对镁起到保护作用。饱和的直链脂肪酸盐也是镁在水溶液中的缓蚀剂,脂肪酸金属盐对镁的缓蚀能力与其碳链的长度有关。


  作用效果的在线可靠评价


  缓蚀剂在实际现场应用中,需要对作用效果进行原位评价,以便建立合适的缓蚀剂加注制度和评价防护效果。但是由于现场环境复杂、多变,使得一些原位评价方法无法使用或者误差较大。缓蚀剂在线评价方法根据具体场合适用不同方法,除了失重挂片法、铁含量跟踪分析等常用的方法外,利用电化学探针、电阻探针等技术对缓蚀剂性能进行在线监测也应用较广。然而,单一的评价方法可靠性并不高,将多种技术统和成一个智能评价系统,可使各种监测技术获得的信息互补和相互印证,能大大地提高对缓蚀剂效果评价的可靠性。另外还可利用分光光度法、原子示踪法、色谱法、加入定量已知可检出物质、直接检出缓蚀剂中某类物质或基团等方法。


发展趋势与展望


  开发绿色天然缓蚀剂


  随着环保意识的增强和环境保护法的严格限制,人们希望开发一种高效、低毒、剂量小及成本低的新型缓蚀剂来取代原有的非环境友好型缓蚀剂。绿色天然缓蚀剂是高效的环境友好型缓蚀剂开发研究中的一个重要方向。


  植物是天然缓蚀剂的一个重要来源,目前国内外已经用各种不同的方法从油橄榄叶、大蒜、海带、迷迭香叶、黄连、樟树叶、绿荼叶、油菜籽、竹叶等天然物质中提取相应的成份、研究它们在酸性、中性、碱性的环境中对金属的缓蚀作用,取得了一定的进展。关于动物提取物作为缓蚀剂的研究较少,为数不多的研究集中在河蚌水解产物、鱼内脏水解产物、人类的头发、鸡蛋的水解产物等物质上。另外,利用生物废料豆渣,采用浸渍方法制备氨基酸类缓蚀剂,利用化工生产下脚料制备缓蚀剂,用胱氨酸废水制备缓蚀剂等工作已有报道。这不仅为废弃物的综合利用开辟了新的途径,而且具有较好的经济效益和环境效益。


  多功能高效缓蚀剂的开发


  多功能高效缓蚀剂的开发,不仅有助于降低缓蚀剂的使用成本,而且可以减缓缓蚀剂对系统介质和环境的影响。国内外的缓蚀剂的研究和开发向多功能、高效、无毒、可生物降解方向发展,呈现以下的发展趋势。


  (1)进一步对现有缓蚀剂进行改性研究,提高其缓蚀性能。无论是有机缓蚀剂、无机缓蚀剂还是从生物体中提取的天然缓蚀剂,都可以从其结构或者化合态等方面进行改性,得到针对性强、缓蚀性能高的缓蚀剂。


  (2)对现有的缓蚀剂进行复配研究,得到一种多功能的缓蚀剂,实现资源的优化利用。目前,通过复配寻找高效缓蚀剂已经成为研究中的一种重要的手段,但其中的复配机理、缓蚀剂间的相互作用规律尚有待进一步完善。


  (3)大力探索从天然植物、海产动植物中,提取、分离、加工新型缓蚀的有效成分,同时加强人工合成多功能基的低毒或无毒的有机高分子型缓蚀剂的研究工作。


  (4)运用量子化学理论和分子设计等先进科学技术合成高效多功能和环境有好的高分子型有机缓蚀剂。


  利用分子设计开发缓蚀剂


  设计开发更多缓蚀性能好、适应能力强、经济效益显着的缓蚀剂对于应对各种复杂的腐蚀环境尤为重要。随着量子化学理论研究的发展和实验技术、计算机应用技术的进步,为新型缓蚀剂的开发设计提供了方向,即通过构建缓蚀剂的定量结构一一性能关系(QSAR)模型,设计、预测、合成新型高效缓蚀剂。同时,充分利用相关试验结果,提高新型缓蚀剂分子设计的成功率,节省大量的时间和资源,降低环境污染。利用分子设计开发缓蚀剂是缓蚀剂研究的一个最重要的方向之一,尽管越来越多的缓蚀剂研究者不断投入探索通过理论计算利用分子设计来指导新型高效缓蚀剂开发的研究工作,但距离建立一个真正能通过分子设计来有效地指导缓蚀剂开发的模型和方法还面临着许多挑战。

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