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缓蚀剂的作用机理及国内外发展

缓蚀剂的作用机理及国内外发展

缓蚀剂的作用机理及国内外发展
      1缓蚀剂的分类
缓蚀剂的种类繁多,使用条件各异而且缓蚀机理十分复杂。根据缓蚀剂的化学组成、作用机理、物理表面状态等不同而具有不同的分类方法。
(1)按照化学组成分类
通常按照化学组成可以将其分为有机缓蚀剂和无机缓蚀剂两类。
(2)按电化学机理分类
Evans按缓蚀剂对电极过程的影响,根据添加缓蚀剂前后腐蚀电位改变的情况,将其分为阳极型缓蚀剂、阴极缓蚀剂和混合型缓蚀剂。
(3)按物理化学机理分类
按缓蚀剂对金属表面的物理化学作用,可将缓蚀剂分为氧化膜型缓蚀剂、沉淀膜缓蚀剂和吸附膜型缓蚀剂三类。这种分类方法在一定程度上可以反映金属表面保护膜和缓蚀剂分子结构的联系,还可以反映缓蚀剂对电极过程的影响。
2油溶性缓蚀剂的选择及作用机理
虽然缓蚀剂种类多,但由于本文主要研究添加到防锈油中的缓蚀剂,故主要侧重油溶性缓蚀剂。
(1)油溶性缓蚀剂的定义
在矿物油中加入少量物质后,它能显著地提高油膜保护金属抵抗大气腐蚀的性能,这种物质称为油溶性缓蚀剂。油溶性缓蚀剂的分子一端为非极性基团,另一端为极性基团。非极性基亲油憎水,在油中溶解;极性基团亲金属亲水,故它容易吸附在油—气界面和油—金属的界面上,防止腐蚀余质对金属的浸蚀。
对于有极性基团的油溶性化合物而言,种类很多,常用的有磺酸盐、羟酸盐及其皂类、酯类、胺类以及含磷化合物等。根据不同防锈油脂使用对象和环境,选择不同防锈添加剂。
(2)油溶性缓蚀剂的分类
油溶缓蚀剂产品很多,有不同的分类方法。这里着重介绍按化学结构分类。按极性基团来分,大致有五大类:羧酸及其皂类;酯类;磺酸盐及其含硫化合物类;胺类及其它含氮化物;磷酸酯、亚磷酸酯及其它含磷化合物。
A.高分子羧酸及其金属皂类
主要是动植物脂肪酸,如硬脂酸、油酸、松香酸、无水马来酸、棕搁酸、羊毛酸、牛油酸等。还有来自天然石油产品中的石油酸——环烷酸及氧化石油产物,如氧化石油脂、氧化地蜡和合成脂肪酸类产品。此外,还有合成的多极性高分子羧酸类,如苯氧基十八酸、烷基丁二酸、C12.18烯基丁二酸、壬基苯氧基醋酸等。
B.酯类化合物
蜂蜡和羊毛脂是天然的酯类化合物,人们很早就使用它作为防锈封存材料。合成的酯类中。*突出的是山梨糖醇单油酸脂。它是山梨糖醇和油酸的缩合物。此外,季戊四醇单油酸酯、月桂酸十四酯、磷酸二辛酯、单油酸甘油酯等,也是较好的油溶性缓蚀剂。
酯类缓蚀剂很少单独使用,一般和其它添加剂复合使用。
C.硝酸盐及其它含硫的有机化合物
硝酸盐类缓蚀剂,具有较好的抗盐雾性能和热稳定性,对汗液也有相当的抑制能力,可适用于多种金属。为了提高石油磺酸盐的防锈性能,常常是把硝酸盐和羧酸盐及其皂类复合使用。加强酸盐和十二烯基丁二酸、羊毛酯镁皂、氧化石油脂钡皂、环烷酸锌皂等复合使用。
D.胺类及其含氮有机化合物
胺类如月桂胺、十八胺、二环己胺是较好的油溶性缓蚀剂。但由于胺的极性远小于相应结构的酸,缓蚀效果比较差。因此,一般不单独使用,而是与其它缓蚀剂复合使用。如十八烷基胺和氧化石蜡复配使用,或酰胺类与石油磺酸盐复合使用,缓蚀效果显著提高。
近年来研究和应用较多的一类含氮有机化合物,有苯并三氮唑、苯骈咪唑、咪唑啉等。这类有机氮化物是有色金属的良好缓蚀剂,特别是对铜及其合金防锈效果相好。
E.磷酸酯、亚磷酸酯和含磷有机化合物
含磷的化合物,大多是润滑油中的抗氧化剂和抗磨添加剂。常见的有酸性磷酸酯类、酸性亚磷酸酯类、硫代磷酸酯类、二烷基磷酸酯等。
由于酸性磷酸酯中呈酸性,不宜单独选作封存用油溶性缓蚀剂,必须与脂肪胺、环己胺、咪唑啉复合使用,防锈抗氧化效果才显著。
3缓蚀剂的国内外发展
目前,国外每年都有大量的缓蚀剂专利公布,商品缓蚀剂的品种也日益增多。我国的缓蚀剂研究工作,近年来虽然有不少进展,有些品种的性能已达到国际先进水平,但还远不能适应我国四个现代化建设的需要。而在缓蚀剂的理论研究、合成、配制、评定方法及应用技术等名方面,仍然需要做大量的工作。
由于根据缓蚀剂的化学成分,可分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂。许多无机缓蚀剂,可以防止在水环境中的腐蚀金属。其中国内外已经研究了环己胺,二环亚硝酸盐,癸二酸,乙醇膨,硫,一些商业冷却剂陶和苯甲醚。2010年瓦希德Afsharl和C Dehghanian研究了苯甲酸钠的耐腐蚀性。
近几年国内外普遍研究有机缓蚀剂,如松香,咪唑,杂环化合物,十二烷酸及其钠盐,己胺和十二胺,三氮唑及三氮唑生物也进行了研究。大家已广泛接受有机缓蚀剂能抑制碳钢在腐蚀性环境中的腐蚀是通过形成一个保护层。有机化合物通常用于防止金属在酸性介质中的腐蚀。

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