吡唑离子液体镁合金缓蚀剂的合成及缓蚀性能

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镁合金具有密度低、导热性好、电磁屏蔽性能良好以及良好的加工性和可回收性等特点。在航空航天、汽车、计算机和军事装备等领域都有广阔的应用前景。然而,金属镁易腐蚀的特性严重阻碍其广泛应用。为了减少镁合金腐蚀带来的重大经济损失,探索有效的腐蚀抑制方法已经引起了人们的广泛关注。金属防腐技术的研究一直是金属材料应用研究的关键。其中添加缓蚀剂具有不破坏金属基体结构,用量少,无需特殊的附加设施等优点而受到广泛的关注。但由于金属镁特殊的化学活性,对于镁合金缓蚀剂的研究开展较晚,目前主要存在以下问题:缓蚀剂种类极其缺乏;绿色环保型缓蚀剂研究仍处于起步阶段。基于此,本文采用理论与实验相结合的方法,设计、合成了10种吡唑离子液体,研究了它们对镁合金在盐溶液中的缓蚀性能及缓蚀机理,具体研究内容如下:1.设计、合成了1-正丁基-2-己基吡唑双氟甲烷磺酰亚胺([BHPz][NTf2])、1-正丁基-2-辛基吡唑双氟甲烷磺酰亚胺([BOPz][NTf2])和1-正丁基-2-癸基吡唑双氟甲烷磺酰亚胺([BDe Pz][NTf2])三种吡唑离子液体,研究了它们在0.05 wt.%Na Cl溶液中对AZ91D镁合金的缓蚀性能。在最佳实验条件下,抑制率最高可达90.0%。研究结果表明,这一系列缓蚀剂能在镁合金表面形成一层致密的缓蚀剂膜。最后,推测了其可能的缓蚀机理。2.研究了腐蚀环境对离子液体[BDe Pz][NTf2]的缓蚀性能的影响。分别在0.05 wt.%、0.5 wt.%、0.9 wt.%Na Cl溶液和ASTM D1384-87溶液中测试了[BDe Pz][NTf2]对AZ91D镁合金的缓蚀性能。结果显示,随着Cl-浓度的增加,[BDe Pz][NTf2]的缓蚀效率略有下降,但仍然具有很好的缓蚀效果,缓蚀剂在ASTM D1384-87溶液中的缓蚀效率达81.9%。将样品在含[BDe Pz][NTf2]的乙醇溶液中浸泡成膜后,在四种腐蚀溶液中对AZ91D镁合金的缓蚀性能都有提升。3.设计、合成了苄基吡唑离子液体[EBPz][NTf2]并研究了其对AZ91D镁合金的缓蚀性能。结果显示在0.05 wt..%Na Cl中,[EBPz][NTf2]的浓度为200 ppm时,缓蚀效率达到91.4%。将样品在含[EBPz][NTf2]的乙醇溶液中浸泡96 h成膜后,缓蚀效率提高至93.8%,进一步的研究表明随着温度的升高,[EBPz][NTf2]的缓蚀性能略有下降但仍保持很好的缓蚀效果,说明缓蚀剂[EBPz][NTf2]具有很好的环境适应性。4.以[EBPz]+为阳离子,研究了阴离子对离子液体缓蚀剂的缓蚀性能的影响。对[NTf2]-、[Cl]-、[HSO4]-、[SCN]-、[BF4]-、[PF6]-、[PTSA]-7种阴离子的对比分析表明,[EBPz][PF6]的缓蚀效率最高。分析了阴离子影响离子液体缓蚀剂的缓蚀性能的原因。
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