NaCl溶液中铜和钢表面缓蚀剂自组装膜的缓蚀性能研究

摘要

铜、钢等金属材料是现代最常见的工程材料。在应用的过程中，金属与环境介质相互作用，会发生不同程度的腐蚀。腐蚀造成的结果不仅会使金属的结构发生改变，影响物品的使用寿命，还会引发突发的灾难性事故，给国民经济带来极大损失。因此，金属的防腐蚀问题成为研究的热点。
　　本文设计、合成了三种新型Schiff碱类缓蚀剂：香兰素缩3,4-二氨基苯甲酸（V-dba），对羟基苯甲醛缩4-氨基安替吡啉（BAPD）和对羟基苯甲醛缩十二烷基苯胺（DPMP）。采用熔点(mp),紫外可见光谱(UV-Vis)，傅里叶红外光谱(FT-IR)， H核磁(1H NMR)等测试方法对化合物进行了表征。结果表明，合成产物为目标化合物。
　　应用自组装技术在金属表面制备了3-巯基丙酸甲酯（MMP）、V-dba、BAPD、DPMP自组装膜，研究了自组装膜在NaCl溶液中对铜和钢的缓蚀性能。应用Tafel极化曲线和阻抗（EIS）等电化学测试方法研究了自组装时间和缓蚀剂的浓度对自组装膜缓蚀性能的影响，并采用FT-IR、能谱EDS分析方法对金属表面自组装膜的组成、结构进行了分析，采用扫描电镜SEM、原子力显微镜AFM表征方法对自组装膜修饰的金属在腐蚀前后的形貌进行了观测。结果表明，改变组装时间和组装浓度均影响自组装膜的形成。随着缓蚀剂浓度的增大，缓蚀剂对铜和钢的缓蚀效率增大；自组装膜对金属的缓蚀效率随组装时间的延长先增大后减小。
　　结果表明MMP对紫铜的最佳缓蚀条件是0.01 mol/L的MMP-乙醇溶液，组装10 h，缓蚀效率达到97.3％。说明含有酯基的巯基化合物能在金属表面形成更加稳定、有序的自组装膜，有效抑制金属的腐蚀。V-dba对紫铜的最佳缓蚀条件是0.105mol/L V-dba-乙醇溶液，组装8 h，缓蚀效率达到最大，为92.8%；V-dba对45＃钢最佳缓蚀条件是0.360mmo/L V-dba-乙醇溶液，组装12 h，缓蚀效率91.2%。说明具有多个吸附位点的V-dba，能够在金属表面形成更稳定的自组装膜，对金属缓蚀效果较好。BAPD对紫铜的最佳缓蚀条件是0.02 mol/L BAPD-乙醇溶液，组装12 h，缓蚀效率达到92.1%；BAPD对45＃钢的最佳缓蚀条件是0.02 mo/L DPMP-乙醇溶液，组装12 h，缓蚀效率为76.2%。说明具有大共轭键的BAPD，能够与金属表面形成稳定的螯合物，形成的自组装膜更完善。DPMP对紫铜的最佳缓蚀条件是0.01 mol/L DPMP-乙醇溶液，组装2 h，缓蚀效率达到99.4%。说明含有较长烷基链的DPMP，能够在金属表面形成有序排列的自组装膜，有效抑制了腐蚀介质中的离子对金属的腐蚀作用。自组装膜通过化学和物理吸附两种形式在金属表面形成自组装膜，起到良好的防腐蚀性能。相同的缓蚀剂对铜的缓蚀性能优于对钢的缓蚀性能。

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引言

第一章 文献综述

1.1金属的腐蚀与防腐蚀

1.2缓蚀剂的种类及其缓蚀机理

1.3缓蚀剂的研究进展

1.4课题的提出及主要研究内容

第二章 3-巯基丙酸甲酯自组装膜对铜的缓蚀作用研究

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果讨论

2.4组装示意图及机理研究

2.5本章小结

第三章 香兰素缩3,4-二氨基苯甲酸自组装膜对铜、钢的缓蚀作用研究

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果讨论

3.4本章小结

第四章 对羟基苯甲醛缩4-氨基安替吡啉自组装膜对铜和钢的缓蚀性能研究

4.1引言

4.2实验过程

4.3结果讨论

4.4本章小结

第五章 含有长链的Schiff碱化合物对铜电极的缓蚀性能研究

5.1引言

5.2实验过程

5.3实验结果讨论

5.4本章小结

第六章 结 论

致谢

参考文献

在读期间所发表的论文