超分子缓蚀剂在冷凝水管线钢表面的组装机理

作     者：樊保民 郝华 杨彪 马震 冯云皓 FAN Bao-min;HAO Hua;YANG Biao;MA Zhen;FENG Yun-hao

作者机构：北京工商大学北京100048 中国科学院化学研究所北京100190 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2018年第47卷第10期

页      面：22-29页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(21606005 51473007) 北京市教委科技计划一般项目(SQKM201710011001)~~ 

主　　题：十八胺 羟丙基-β-环糊精 蒸汽冷凝水 碳钢 超分子化学 缓蚀组装 

摘      要：目的探究十八胺超分子缓蚀剂(HPDA)在蒸汽冷凝水中对碳钢的缓蚀效应,明晰其在冷凝水管线钢表面的组装机理。方法采用动态失重(旋转挂片)法、电化学测试与表面微观形貌观察,分析HPDA在40℃冷凝水中对20#钢的缓蚀效应,并通过X-射线光电子能谱与静态接触角变化,明确HPDA在20#钢表面的缓蚀组装机理。结果动态失重结果表明,HPDA可有效减缓20#钢在冷凝水中的腐蚀,随添加浓度的升高,腐蚀速率下降,缓蚀率上升;当添加100 mg/L HPDA,浸泡72 h后,缓蚀率达到94.11%;同时,在同一添加浓度(100 mg/L)下浸泡约60 h后,缓蚀率开始趋于平稳。动电位扫描研究表明,HPDA可同时抑制20#钢在冷凝水中腐蚀反应的阳极与阴极过程并减小腐蚀电流密度,有效减缓腐蚀,且随添加浓度的增加,缓蚀效果增强,属于阳极抑制为主的混合型缓蚀剂。电化学阻抗谱研究表明,20#钢在冷凝水中的腐蚀仅受电荷转移控制,添加HPDA不改变腐蚀机理,但可显著增大极化阻抗以减缓腐蚀。表面形貌分析显示,加入HPDA后,20#钢试样表面未发现明显的腐蚀迹象,且粗糙度接近新打磨试样。同时,经HPDA处理后的20#钢试样表面呈现疏水特征,且未检测到主体化合物(羟丙基-β-环糊精)的相关价键信息,说明仅有客体十八胺分子在碳钢表面组装成膜。结论 HPDA可有效减缓20#钢在冷凝水中的腐蚀,通过释放客体十八胺分子并使其在碳钢表面有序组装形成疏水膜来发挥缓蚀作用。