论文部分内容阅读
酸洗是常用的有效去除金属表面锈垢的方法之一,但酸洗往往会造成金属基底的腐蚀。针对酸洗工艺中碳钢的腐蚀问题,研制了两种具有表面活性的噻唑类缓蚀剂。除了依靠噻唑本身在金属表面的吸附外,表面活性剂的极性基团会定向吸附在液固界面,使有效吸附厚度增加,具有用量少而效率高的特点。以三聚氯氰、不同碳原子数的直链脂肪胺、2-巯基苯并噻唑（MBT）、N,N-二甲基-1,3-丙二胺为原料,合成了两种具有表面活性的噻唑衍生物:2-正己胺基-4-（3-二甲胺基-丙胺基）-6-苯并噻唑-2-基-硫基)-1,3,5-均三嗪（CHMN）,2-正辛胺基-4-（3-二甲胺基-丙胺基）-6-苯并噻唑-2-基-硫基)-1,3,5-均三嗪（COMN）,采用FT-IR、ESI-MS、1H NMR对二者的结构进行了表征。MBT在一定程度上能降低盐酸溶液的表面张力,随着其浓度由0.005mM提高到1mM,盐酸溶液的表面张力由72.45mN/m降至52.99mN/m。随着CHMN浓度由5×10-4mM提高到1mM,盐酸溶液的表面张力由67.74mN/m降至41.19mN/m,临界胶束浓度cmc以及对应浓度下的最低表面张力（γcmc）分别为0.5mM,41.67mN/m。随着COMN浓度由0.005mM提高到0.2mM,盐酸溶液的表面张力由62.34mN/m降至32.09mN/m,cmc及γcmc分别为0.1mM,32.17mN/m。通过静态失重实验、电化学阻抗谱、动电位极化曲线及超景深三维显微技术研究了MBT、CHMN和COMN在1M HCl中对45#碳钢的缓蚀效果。结果表明:缓蚀剂的缓蚀效率随着浓度的提高而提高,随着温度的升高而降低。COMN的缓蚀效果最佳,CHMN次之,MBT最差。20oC时,不同方法所得到的0.2mM的COMN的缓蚀效率都在98%以上;随着温度升高至50oC,其缓蚀效率降低至30%以下。COMN和CHMN的缓蚀机理不同于MBT,MBT是阴极型碳钢的不良缓蚀剂,而CHMN和COMN是以阴极为主的混合型优异缓蚀剂。超景深三维显微成像中,加入COMN的盐酸溶液中碳钢表面蚀坑深度最小,表面状态最接近未腐蚀试片。采用静态失重方法研究缓蚀剂的吸附热力学:盐酸中MBT在碳钢表面的吸附符合Freundlich等温吸附;CHMN与COMN在碳钢表面的吸附符合Langmiur等温吸附,吸附过程是自发进行的,温度升高不利于吸附过程的进行;CHMN和COMN在碳钢表面的吸附是物理吸附与化学吸附共同作用的结果;相比于CHMN,COMN更容易在碳钢表面吸附。利用量子化学计算中的密度泛函理论（DFT）方法研究了缓蚀剂的构效关系,结果表明:随着疏水链上碳原子数由6增加到8,COMN的最高占据轨道能量（EHOMO）高于CHMN,其结构中的不饱和双键及杂原子更容易给出电子与金属空轨道成键而形成吸附膜;COMN最低空轨道能量（ELUMO）低于CHMN,分子中的苯环结构更容易接受电子与金属形成反馈键而提高吸附的强度;COMN分子能级间隙ΔE较小,偶极矩μ较大,在腐蚀介质中较CHMN活泼,更容易代替水分子吸附于碳钢表面。