含氮雜環(huán)化合物對鋼鐵緩蝕性能的研究.pdf

1、金屬材料在酸性介質(zhì)中使用時會發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，因此金屬腐蝕的防護(hù)工作尤為重要。目前，添加緩蝕劑已經(jīng)成為使用最為廣泛、行之有效的防腐方法之一。其中有機(jī)雜環(huán)化合物因其獨特的分子結(jié)構(gòu)，易于在金屬表面發(fā)生吸附，能夠有效的阻止或減少金屬與腐蝕介質(zhì)的接觸，從而抑制金屬的腐蝕。所以，研究有機(jī)雜環(huán)化合物對金屬的緩蝕性能具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。
　　 本論文選用咪唑氯鹽和頭孢類含雜環(huán)的化合物作為緩蝕劑，通過電化學(xué)測試技術(shù)如動電位極化曲線（Ta

2、fel曲線）和電化學(xué)阻抗譜(EIS)對其在酸性溶液中對鋼鐵的緩蝕性能進(jìn)行了研究，得到腐蝕電位、腐蝕電流密度、電荷傳遞電阻、雙電層電容等參數(shù)，研究了緩蝕劑在鋼鐵表面的覆蓋度以及緩蝕劑濃度、烷基鏈長等因素對有機(jī)膜緩蝕性能的影響，并提出了相應(yīng)的等效電路對電化學(xué)阻抗譜進(jìn)行擬合，計算得到了緩蝕劑的緩蝕效率。失重法研究了緩蝕劑對鋼鐵緩蝕速率的抑制效果極其緩蝕效率。并利用傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)表面分析技術(shù)對吸附在電極表面的物質(zhì)成分進(jìn)行測定，

3、驗證有機(jī)物在電極表面的吸附行為。掃描電子顯微鏡(SEM)觀測發(fā)生吸附的電極表面和空白電極表面的形貌。可以直接對比觀測出緩蝕劑對電極的保護(hù)效果。同時，利用吸附等溫式計算熱力學(xué)常數(shù)得到緩蝕劑在鋼鐵表面吸附的熱力學(xué)數(shù)據(jù)。通過量子化學(xué)計算，初步提出緩蝕劑分子在金屬表面的吸附機(jī)理，并為實驗結(jié)果提供理論驗證。實驗結(jié)果對于有機(jī)緩蝕劑的研究和實際應(yīng)用有一定的指導(dǎo)意義。本論文的主要研究內(nèi)容、結(jié)果如下：
　　 1.咪唑氯鹽對Q235碳鋼在0.2mo

4、ldm-3H2SO4溶液中緩蝕性能的研究
　　 以N-甲基咪唑和氯代烷為原料合成具體物質(zhì)四種烷基咪唑氯鹽緩蝕劑，利用核磁、紅外對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。利用電化學(xué)方法和失重法研究了咪唑氯鹽緩蝕劑在0.2moldm-3H2SO4溶液中對Q235碳鋼的緩蝕性能，討論了緩蝕劑濃度、分子鏈長等因素對緩蝕性能的影響。結(jié)果表明：隨著咪唑氯鹽濃度的增加，有機(jī)物的緩蝕性能隨之增強，當(dāng)濃度為10-3moldm-3時，四種緩蝕劑對Q235碳鋼在硫酸溶液中的

5、緩蝕效率都達(dá)到80％以上。分子鏈長增加導(dǎo)致有機(jī)膜厚度增加，并且分子鏈間的范德華相互作用力也會隨著鏈長的增加而增強，這都會使得有機(jī)膜的致密性增強，從而增強有機(jī)膜的緩蝕性能。但實驗同時發(fā)現(xiàn)當(dāng)烷基鏈增長到16個碳原子時，有機(jī)膜的緩蝕性能不但沒有增強反而還略有降低。
　　 極化曲線測試結(jié)果顯示咪唑氯鹽同時抑制Q235碳鋼電極的陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)，屬于混合型緩蝕劑，主要以抑制陰極反應(yīng)為主。通過熱力學(xué)計算得到吉布斯自由能(△G0ads)數(shù)值

6、均小于-30.0kjmol-1，說明咪唑氯鹽在Q235碳鋼表面的吸附是一個自發(fā)過程。通過量子化學(xué)計算，研究了咪唑氯鹽在Q235碳鋼表面的吸附方式，對其緩蝕機(jī)理進(jìn)行了初步探討。
　　 2.頭孢類化合物對純鐵在0.1moldm-3H2SO4溶液中緩蝕性能的研究
　　 選擇含雜原子的頭孢類化合物作為緩蝕劑，通過電化學(xué)方法和失重法研究了其對純鐵在0.1moldm-3H2SO4溶液中的緩蝕性能。結(jié)果表明：隨著頭孢類化合物濃度的增加