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[摘 要]金属的锈蚀是一个自发的过程，据统计每年因锈蚀而失效的钢铁设备材料数量巨大，为了减缓金属的锈蚀气相缓蚀剂应运而生。本文选用植酸为对比通过气相缓蚀能力试验和定量评价试验来研究二甲基咪唑作为气相缓蚀剂使用的缓蚀性能，结果发现与植酸相比二甲基咪唑具有较好的气相缓蚀性能。
[关键词]气相缓蚀剂；二甲基咪唑；植酸；缓蚀率
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0103-01
1 前言
为了使金属的锈蚀得到减缓，研究与开发环境友好型气相缓蚀剂成为中外研究气相防锈领域学者的共识[1]。二甲基咪唑属于咪唑啉类化合物是国外报道的高效、低毒、高稳定的钢铁用气相缓蚀剂之一[2]，属于绿色环保气相缓蚀剂 [3]，国内二甲基咪唑用作气相缓蚀剂方面的文献研究很少，因此测定二甲基咪唑的气相缓蚀性能具有重要意义。植酸从植物中提取，属于无毒气相缓蚀剂[4]，是近年学者研究可替代亚硝酸二环己胺和亚硝酸钠等有毒气相缓蚀剂的无毒环保绿色气相缓蚀剂，且对它的机理研究比较成熟。
2 材料与方法
2.1 材料、仪器
45#钢；恒温恒湿箱、恒温水浴、数显电子天平等。
2.2 试验前试片的预处理
实验前分别用240#、360#、400#的砂纸沿试片长边的方向打磨，除去斑痕和毛刺，然后用无水乙醇擦洗三遍，热风吹干后称重，放在干燥器中待使用。
2.3 试验后试片的处理
试验结束后，用酸洗液清洗试片表面的锈斑（处理时间小于5min）后用蒸馏水冲洗，然后用无水乙醇擦洗三遍，热风吹干后称重。试验中用胶带固定的试片酸洗前采用丙酮除胶后再酸洗。酸洗液配方：盐酸（分析纯）200ml，六亚甲基四胺（分析纯）10g；加水到1000ml空白试样经酸洗后，质量损失小于1.0mg，说明酸洗本身对试样质量损失影响极小。
2.4 试验方法
试验前先将气相缓蚀剂按理论涂布量配成溶液涂布在气相防锈原纸上试验。制备方法为：将裁好的原纸在50℃烘箱中烘15min后在干燥器中冷却30min后称重，浸渍气相缓蚀剂溶液经过1h恒温恒湿箱（温度23℃，相对湿度50%）晾干后再在50℃烘箱中烘15min后取出置于干燥器中30min，称重计算涂布量，其中制作不同涂布量的植酸气相防锈纸时，先用氨水调节溶液的PH到9左右，再进行涂布。
2.4.1气相缓蚀能力试验
将尺寸为25mm×150mm的气相防锈纸两张，用图钉固定在橡胶塞上，将组装好的橡胶塞盖在注有30ml甘油水溶液的广口瓶上，置于20±1℃的恒温箱中，经20h后迅速在铝管中注满1-2℃的水，再放入恒温箱中3h，倒出水观察。同时做空白对照试验。
2.4.2定量评价试验
将60ml、1g/L的电解质溶液置于100ml的小烧杯中，将130mm×340mm的气相防锈纸贴于大烧杯内壁放置，将试片用封箱带固定在大烧杯上方，置于60±1℃的恒温水浴中加热8h，自然冷却至室温16h。24h为一循环，试验1天。
每种试验平行试验4组。腐蚀速率和缓蚀率的计算公式如下：
（1）
-腐蚀速率，mm/a；-试验前的试样质量，g；-试验后的试样质量，g；-试样的总面积，cm2 ；-试验时间，h；-材料的密度，Kg/m3。
（2）
-缓蚀效率；-未加入缓蚀剂时金属的腐蚀速率，mm/a；-加入缓蚀剂时金属的腐蚀速率，mm/a。
3 结果与分析
3.1 气相缓蚀能力试验结果
气相缓蚀能力试验考察在规定时间内模拟高温、凝露条件下气相防锈纸的防锈能力，试验结束后试样表面光亮无锈表明气相防锈纸的防锈能力良好。不同涂布量的单组份植酸和二甲基咪唑气相缓蚀能力形貌分别见图1和图2。观察图1不同涂布量的植酸气相防锈纸腐蚀形貌发现：当植酸理论涂布量在2g/m2-10g/m2时试样腐蚀严重，见图1（a）-1（c），气相防锈纸缓蚀能力不好；当理论涂布量达到30g/m2-40g/m2时能看出试样表面锈蚀程度明显减少，但表面还是出现锈点，说明此时植酸防锈纸具有缓蚀能力，但也不能完全满足要求。
观察图2，随着二甲基咪唑理论涂布量的增加，图片上的腐蚀面积先减小后增大证明气相缓蚀能力先增大后减小。当涂布量为25g/m2-30g/m2时缓蚀能力最大，图片几乎没有腐蚀痕迹。当涂布量达到35g/m2以上时图2（h），图2（i）逐渐开始有锈点，证明此时缓蚀能力减小。图1与图2比较发现：相同理论涂布量的单组份气相防锈纸二甲基咪唑的锈蚀面积远小于植酸的锈蚀面积，整体上看相同涂布量的植酸相比二甲基咪唑具有更好的缓蚀能力。
3.2 定量评价试验结果
定量评价试验可以用数值直接衡量试片锈蚀的程度，腐蚀速率越小、缓蚀率越大说明气相缓蚀剂的缓蚀性能越好。不同涂布量的单组份二甲基咪唑和植酸气相防锈纸定量评价试验数据见表5。
观察表4中不同涂布量的二甲基咪唑和植酸的定量评价试验数据发现：二甲基咪唑和植酸的平均失重从代号a到代号i的数值均小于空白试样的平均失重0.0277g，说明二甲基咪唑和植酸在涂布量为2-40g/m2变化时均对试样有缓蚀作用。同一涂布量的二甲基咪唑和植酸防锈纸比较二甲基咪唑的缓蚀效果优于植酸。二甲基咪唑和植酸随涂布量增大到40g/m2的过程中，均出现了平均腐蚀速率数值先较小后增大的情况，推测二甲基咪唑的作用机理与植酸类似属于阳极型缓蚀剂。
参考文献：
[1]刘宏，唐艳秋，沈萍，等.气相防锈包装材料的绿色设计[J].设计与包装，2010，60
[2]张大全主编.气相缓蚀剂及其应用[M].北京：化学工业出版社，2007.
[3] Martin R L. Inhibition of vapour phase corrosion in gas pipelines.In： Advances in Corrosion control and Materials in oil and gas production[J]， European Federation of corrosion， 1999，26：630-437
[4]康笑阳.植酸类气相缓蚀剂的研究[D].武汉：华中科技大学，2008
[关键词]气相缓蚀剂；二甲基咪唑；植酸；缓蚀率
中图分类号：TG333.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0103-01
1 前言
为了使金属的锈蚀得到减缓，研究与开发环境友好型气相缓蚀剂成为中外研究气相防锈领域学者的共识[1]。二甲基咪唑属于咪唑啉类化合物是国外报道的高效、低毒、高稳定的钢铁用气相缓蚀剂之一[2]，属于绿色环保气相缓蚀剂 [3]，国内二甲基咪唑用作气相缓蚀剂方面的文献研究很少，因此测定二甲基咪唑的气相缓蚀性能具有重要意义。植酸从植物中提取，属于无毒气相缓蚀剂[4]，是近年学者研究可替代亚硝酸二环己胺和亚硝酸钠等有毒气相缓蚀剂的无毒环保绿色气相缓蚀剂，且对它的机理研究比较成熟。
2 材料与方法
2.1 材料、仪器
45#钢；恒温恒湿箱、恒温水浴、数显电子天平等。
2.2 试验前试片的预处理
实验前分别用240#、360#、400#的砂纸沿试片长边的方向打磨，除去斑痕和毛刺，然后用无水乙醇擦洗三遍，热风吹干后称重，放在干燥器中待使用。
2.3 试验后试片的处理
试验结束后，用酸洗液清洗试片表面的锈斑（处理时间小于5min）后用蒸馏水冲洗，然后用无水乙醇擦洗三遍，热风吹干后称重。试验中用胶带固定的试片酸洗前采用丙酮除胶后再酸洗。酸洗液配方：盐酸（分析纯）200ml，六亚甲基四胺（分析纯）10g；加水到1000ml空白试样经酸洗后，质量损失小于1.0mg，说明酸洗本身对试样质量损失影响极小。
2.4 试验方法
试验前先将气相缓蚀剂按理论涂布量配成溶液涂布在气相防锈原纸上试验。制备方法为：将裁好的原纸在50℃烘箱中烘15min后在干燥器中冷却30min后称重，浸渍气相缓蚀剂溶液经过1h恒温恒湿箱（温度23℃，相对湿度50%）晾干后再在50℃烘箱中烘15min后取出置于干燥器中30min，称重计算涂布量，其中制作不同涂布量的植酸气相防锈纸时，先用氨水调节溶液的PH到9左右，再进行涂布。
2.4.1气相缓蚀能力试验
将尺寸为25mm×150mm的气相防锈纸两张，用图钉固定在橡胶塞上，将组装好的橡胶塞盖在注有30ml甘油水溶液的广口瓶上，置于20±1℃的恒温箱中，经20h后迅速在铝管中注满1-2℃的水，再放入恒温箱中3h，倒出水观察。同时做空白对照试验。
2.4.2定量评价试验
将60ml、1g/L的电解质溶液置于100ml的小烧杯中，将130mm×340mm的气相防锈纸贴于大烧杯内壁放置，将试片用封箱带固定在大烧杯上方，置于60±1℃的恒温水浴中加热8h，自然冷却至室温16h。24h为一循环，试验1天。
每种试验平行试验4组。腐蚀速率和缓蚀率的计算公式如下：
（1）
-腐蚀速率，mm/a；-试验前的试样质量，g；-试验后的试样质量，g；-试样的总面积，cm2 ；-试验时间，h；-材料的密度，Kg/m3。
（2）
-缓蚀效率；-未加入缓蚀剂时金属的腐蚀速率，mm/a；-加入缓蚀剂时金属的腐蚀速率，mm/a。
3 结果与分析
3.1 气相缓蚀能力试验结果
气相缓蚀能力试验考察在规定时间内模拟高温、凝露条件下气相防锈纸的防锈能力，试验结束后试样表面光亮无锈表明气相防锈纸的防锈能力良好。不同涂布量的单组份植酸和二甲基咪唑气相缓蚀能力形貌分别见图1和图2。观察图1不同涂布量的植酸气相防锈纸腐蚀形貌发现：当植酸理论涂布量在2g/m2-10g/m2时试样腐蚀严重，见图1（a）-1（c），气相防锈纸缓蚀能力不好；当理论涂布量达到30g/m2-40g/m2时能看出试样表面锈蚀程度明显减少，但表面还是出现锈点，说明此时植酸防锈纸具有缓蚀能力，但也不能完全满足要求。
观察图2，随着二甲基咪唑理论涂布量的增加，图片上的腐蚀面积先减小后增大证明气相缓蚀能力先增大后减小。当涂布量为25g/m2-30g/m2时缓蚀能力最大，图片几乎没有腐蚀痕迹。当涂布量达到35g/m2以上时图2（h），图2（i）逐渐开始有锈点，证明此时缓蚀能力减小。图1与图2比较发现：相同理论涂布量的单组份气相防锈纸二甲基咪唑的锈蚀面积远小于植酸的锈蚀面积，整体上看相同涂布量的植酸相比二甲基咪唑具有更好的缓蚀能力。
3.2 定量评价试验结果
定量评价试验可以用数值直接衡量试片锈蚀的程度，腐蚀速率越小、缓蚀率越大说明气相缓蚀剂的缓蚀性能越好。不同涂布量的单组份二甲基咪唑和植酸气相防锈纸定量评价试验数据见表5。
观察表4中不同涂布量的二甲基咪唑和植酸的定量评价试验数据发现：二甲基咪唑和植酸的平均失重从代号a到代号i的数值均小于空白试样的平均失重0.0277g，说明二甲基咪唑和植酸在涂布量为2-40g/m2变化时均对试样有缓蚀作用。同一涂布量的二甲基咪唑和植酸防锈纸比较二甲基咪唑的缓蚀效果优于植酸。二甲基咪唑和植酸随涂布量增大到40g/m2的过程中，均出现了平均腐蚀速率数值先较小后增大的情况，推测二甲基咪唑的作用机理与植酸类似属于阳极型缓蚀剂。
参考文献：
[1]刘宏，唐艳秋，沈萍，等.气相防锈包装材料的绿色设计[J].设计与包装，2010，60
[2]张大全主编.气相缓蚀剂及其应用[M].北京：化学工业出版社，2007.
[3] Martin R L. Inhibition of vapour phase corrosion in gas pipelines.In： Advances in Corrosion control and Materials in oil and gas production[J]， European Federation of corrosion， 1999，26：630-437
[4]康笑阳.植酸类气相缓蚀剂的研究[D].武汉：华中科技大学，2008