噻二唑衍生物碳钢酸洗缓蚀剂性能及机理研究

摘要

碳钢因其具有很多良好的力学性能而被广泛应用在生活和生产的各个领域。在不同生活生产条件下，碳钢会受到不同程度的腐蚀。强酸清洗在材料处理、供热循环系统等清洁除垢的有效手段，但是使用强酸进行清洗的过程中，过量的酸液对金属设备会有一定程度的腐蚀。而在酸液中加入缓蚀剂不仅可以有效地提高酸洗效果，同时也能大幅度地提高金属设备的使用寿命。
　　 目前人类的环境保护意识越来越强，以及可持续发展的要求，防腐领域的工作者们越来越重视研发新型高效环保的有机缓蚀剂。因为有机缓蚀剂从分子结构上具有缓蚀剂的特点，且有机缓蚀剂的成本低、效率高，适合应用在多数的腐蚀领域。经过长期的缓蚀研究，认为有机缓蚀剂大多是含有N、O、S、P等杂环原子的分子或以不饱和键吸附在金属上，达到缓蚀的目的。噻二唑衍生物为五元杂环类化合物，由于其特殊的结构，使其在农业、医药、工业等领域有了非常广泛的应用，且在金属缓蚀方面也有一定的发展。因此研究开发新型噻二唑衍生物缓蚀剂成本低廉且缓蚀性能优良。运用现代分析测试手段和理论研究方法，可以更科学的解释噻二唑衍生物在缓蚀方面的作用机理，结合分子结构分析，可以研发更多具有优良缓蚀性能且环保的新型噻二唑类缓蚀剂。如今开发高效且经济的环保型缓蚀剂已经成为了缓蚀剂领域的发展趋势。
　　 本文主要选用了三种噻二唑衍生物作为缓蚀剂，通过失重实验、交流阻抗谱实验、Tafel极化曲线实验、表面分析及量子化学计算等方法研究了这三种化合物在1.0mol/L HCl和0.5mol/L H2SO4溶液中对碳钢的缓蚀性能，并研究缓蚀剂的缓蚀机理，从理论上探讨缓蚀剂分子在金属表面上的作用方式。
　　 通过失重实验、交流阻抗谱实验和Tafel极化曲线实验证实了三种化合物在盐酸和硫酸溶液中对碳钢都起到了很好的缓蚀性能，缓蚀效率均达到80％以上，但是三种化合物在硫酸溶液中出现了浓度极值现象。Tafel曲线证实了三种化合物在两种酸性溶液中都是混合型缓蚀剂。三种化合物在碳钢表面的吸附均符合Langmiur吸附等温曲线，且在盐酸和硫酸溶液中都属于化学吸附。
　　 在两种酸性溶液中，三种化合物均通过吸附作用在碳钢表面形成了一层保护膜，有效地阻碍了碳钢与酸液的接触，抑制酸液对碳钢的腐蚀，降低了腐蚀电流密度，表现出了很好地缓蚀性能。
　　 利用量子化学计算方法研究了三种化合物的化学吸附活性中心，为缓蚀剂在碳钢表面的吸附提供了理论依据，并对缓蚀剂理论的发展和完善起到了一定的促进作用。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1 引言

1．2 缓蚀剂的定义、特点及分类

1．2．1 缓蚀剂的定义

1．2．2 缓蚀剂的特点

1．2．3 缓蚀剂的分类

1．3 缓蚀剂的研究方法

1．3．1 腐蚀产物分析法

1．3．2 电化学分析方法

1．3．3 谱学分析法

1．3．4 量子化学计算法

1．3．5 缓蚀剂研究的新技术

1．4 缓蚀剂的研究历史和发展前景

1．4．1 缓蚀剂的研究历史

1．4．2 缓蚀剂的发展前景

1．5 本文研究意义及内容

1．5．1 研究意义

1．5．2 研究内容

2．实验部分

2．1 实验材料

2．2 三种缓蚀剂的合成方法

2．2．1 三种化合物的合成路线

2．2．2 每种物质的合成方法

2．3 实验方法

2．3．1 失重实验方法

2．3．2 电化学实验方法

2．3．3 表面腐蚀形貌分析方法

2．3．4 量子化学计算研究方法

3．噻二唑衍生物在盐酸溶液中的缓蚀性能的研究

3．1 引言

3．2 实验结果与讨论

3．2．1 失重实验数据及讨论

3．2．2 交流阻抗谱(EIS)实验数据与讨论

3．2．3 动电位极化曲线实验数据与讨论

3．2．4 缓蚀剂在金属表面的吸附等温式拟合

3．2．5 表面分析实验

3．3 本章小结

4．噻二唑衍生物在硫酸溶液中的缓蚀性能的研究

4．1 引言

4．2 实验结果与讨论

4．2．1 失重实验数据及讨论

4．2．2 电化学阻抗谱实验数据及讨论

4．2．3 极化曲线实验结果与讨论

4．2．4 缓蚀剂在金属表面的吸附等温式拟合

4．2．5 表面分析实验

4．3 本章小结

5．量子化学计算及盐酸、硫酸缓蚀机理分析

5．1 引言

5．2 量子化学计算

5．3 三种缓蚀剂在盐酸和硫酸溶液中的缓蚀性能的比较

5．4 本章小结

6．结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

附录

致谢