海水緩蝕劑的選擇part2——銅緩蝕劑
1)三唑類(lèi)
三唑(1,2,4-1H-triazole)分子中N原子上的孤對(duì)電子以配位鍵與Cu相連,相互交替形成鏈狀聚合物膜, 通過(guò)阻礙金屬表面的活性點(diǎn)來(lái)抑制銅表面的腐蝕。苯并三氮唑(BTA)是一種重要的銅及其合金的緩蝕劑,其使用介質(zhì)的溫度和pH 值范圍較寬, 但有一定的毒性。
到目前為止,已報(bào)道的苯并三氮唑(BTA)合成路線有鄰苯二胺法、苯并咪唑酮法、鄰硝基苯肼法、鄰硝基氯苯法。
(2) 巰基苯并噻唑類(lèi)
巰基苯并噻唑(MBT)結(jié)構(gòu)中含有N,S雜原子, 能夠與多種金屬產(chǎn)生較強(qiáng)的配位作用,用作銅系金屬緩蝕劑性能優(yōu)異。銅在溶液中首先被溶液中的氧氧化成不致密的Cu2O層;Cu2O層一旦形成便與溶液中的MBT形成配合物,并形成一層致密的Cu(I)-MBT膜,從而阻止了Cu的進(jìn)一步氧化。在膜的外面還存在著一層松散的吸附層,其中包括發(fā)生氧化還原反應(yīng)后MBT的還原產(chǎn)物。由于MBT的水溶性較差,易析出,且具有難聞的異味和毒性,抗氧化性和抗氯性較差,已經(jīng)較少單獨(dú)使用。
巰基苯并噻唑類(lèi)比較常用的衍生物有2-乙硫基苯并噻唑,2-正丁基硫代苯并噻唑,2-芐基硫代苯并噻唑,2-辛烷基二硫代苯并噻唑,2- 芐基二硫代苯并噻唑,2- 苯基二硫代苯并噻唑,2- 正丙烷基二硫代苯并噻唑等。
(3) 咪唑類(lèi)
咪唑類(lèi)衍生物具有環(huán)境親和性,近年來(lái)在有機(jī)緩蝕劑的使用中逐漸受到重視,尤其是其可在金屬表面形成有強(qiáng)烈作用的吸附膜,已被廣泛地應(yīng)用。咪唑類(lèi)分子在銅表面是物理吸附,含有苯環(huán)和不含有苯環(huán)的衍生物緩蝕機(jī)理不同。有苯環(huán)時(shí)抑制陽(yáng)極電化學(xué)反應(yīng),無(wú)苯環(huán)時(shí)抑制陰極電化學(xué)反應(yīng)。1-苯基-4-甲基咪唑可在銅表面形成厚的保護(hù)層。在攪拌條件下隨著浸泡時(shí)間的增加, 薄膜的保護(hù)性得到加強(qiáng),保護(hù)層含有緩蝕劑和腐蝕產(chǎn)物,結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
(4) 噻二唑衍生物類(lèi)
噻二唑衍生物在酸性及中性介質(zhì)中對(duì)銅均有很好的保護(hù)作用,而且對(duì)已發(fā)生腐蝕的銅表面仍然具有一定的保護(hù)能力。通過(guò)改善噻二唑衍生物的結(jié)構(gòu),結(jié)合苯并三氮唑和噻二唑的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn),將二者通過(guò)硫烷基化反應(yīng)連接起來(lái),可得到含有兩個(gè)苯并三氮唑單元和一個(gè)噻二唑單元的有機(jī)分子內(nèi)聚集物。在3%NaCl溶液中得到的緩蝕劑對(duì)銅電極的陰、陽(yáng)極電化學(xué)過(guò)程均有明顯的抑制作用,是混合型緩蝕劑,能同時(shí)以其分子內(nèi)的三唑環(huán)和噻二唑環(huán)與銅表面作用,發(fā)生多中心的吸附,從而具有較好的緩蝕效果。
(5) 其他類(lèi)
嘌呤是一種混合型緩蝕劑,嘌呤分子強(qiáng)烈地吸附在銅表面的活性區(qū)域抑制了銅的溶解反應(yīng),并且由于化學(xué)吸附形成了一層保護(hù)膜,這種膜隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)而增長(zhǎng),緩蝕率隨著嘌呤濃度的增加而增加。
脲嘧啶為陰極型緩蝕劑,緩蝕率隨著硫醇基團(tuán)的取代而增加,而且芳香環(huán)的存在有利于吸附的進(jìn)行。其中二硫脲嘧啶為緩蝕率較高的緩蝕劑,在1 mmol/L時(shí)可達(dá)到最大緩蝕率為 98%,這主要是由于在它的分子中存在2個(gè)S原子。
葡萄糖酸鈉是一種多羥基羧酸型緩蝕阻垢劑,在水溶液中對(duì)Cu2+具有極好的配位能力,可將其螯合于水中,并對(duì)Cu2+的鹽類(lèi)具有很好的去活化作用,有利于在銅的表面生成Cu2O保護(hù)膜。因此它既能阻垢也能緩蝕,且具有很好的協(xié)同效應(yīng)。
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2013年7月20日
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