绿色缓蚀剂的研究现状及举例
缓蚀剂作用机理、研究现状及发展方向
缓蚀剂作用机理、研究现状及发展方向摘要：本文详细介绍了缓蚀剂的分类、性能指标、保护的特点、作用理论、应用实例、研究现状及发展方向。
关键词：缓蚀剂；防腐技术；发展方向1 前言缓蚀剂是一种在低浓度下能阻止或减缓金属在环境介质中腐蚀的物质。
缓蚀剂又叫作阻蚀剂、阻化剂或腐蚀抑制剂等。
缓蚀剂保护技术已经发展为一项重要的防腐蚀技术，广泛用在石油、冶金、化工、机械制造、动力和运输等部门。
2 缓蚀剂的分类缓蚀剂的品种繁多，常用的如亚硝酸钠、铬酸盐、磷酸盐、石油磺酸钡、亚硝酸二环已胺等，至今尚难以有统一的分类方法。
常见到的分类方法有以下几种。
2.1 按缓蚀剂作用的电化学理论分类(1) 阳极型缓蚀剂通过抑制腐蚀的阳极过程而阻滞金属腐蚀的物质。
这种缓蚀剂通常是由其阴离子向金属表面的阳极区迁移，氧化金属使之钝化，从而阻滞阳极过程。
例如，中性介质中的铬酸盐与亚硝酸盐。
一些非氧化型的缓蚀剂，例如苯甲酸盐、正磷酸盐、硅酸盐等在中性介质中，只有与溶解氧并存，才起到阳极抑制剂的作用。
(2) 阴极型缓蚀剂通过抑制腐蚀的阴极过程而阻滞金属腐蚀的物质。
这种缓蚀剂通常是由其阳离子向金属表面的阴极区迁移，或者被阴极还原，或者与阴离子反应而形成沉淀膜，使阴极过程受到阻滞。
例如ZnSO4、Ca(HCO3) 2、As3+、Sb3+ 可以分别和OH-生成Zn(OH)2、Ca(OH)2沉淀和被还原为As、Sb 覆盖在阴极表面，以阻滞腐蚀。
(3) 混合型缓蚀剂这种缓蚀剂既可抑制阳极过程，又可抑制阴级过程。
例如含氮和含硫的有机化合物。
2.2 按化学成分分类(1) 无机缓蚀剂，如铬酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐等。
(2) 有机缓蚀剂，如胺、硫脲、乌洛托品等。
2.3 按缓蚀剂所形成保护膜的特征分类(1) 氧化膜型缓蚀剂通过使金属表面形成致密的、附着力强的氧化膜而阻滞金属腐蚀的物质。
例如，铬酸盐、重铬酸盐、亚硝酸钠等。
由于它们具有钝化作用，故又称为钝化剂。
(2) 沉淀膜型缓蚀剂由于与介质中的有关离子反应并在金属表面生成有一定保护作用的沉淀膜，从而阻滞金属腐蚀的物质。
绿色缓蚀剂对金属铝的缓蚀性能研究进展
第47卷第12期2019年6月广 州 化 工Guangzhou Chemical IndustryVol.47No.12Jun.2019绿色缓蚀剂对金属铝的缓蚀性能研究进展*刘云霞,文家新(重庆工业职业技术学院,重庆 401120)摘 要:两性金属铝因其优异性能而广泛应用于电工电子等多个领域,但当pH<5时或pH>9时,铝会被腐蚀,这两种情况下都需要添加缓蚀剂来减少铝的腐蚀㊂本文首先介绍了缓蚀剂的概念及分类,然后综述了缓蚀剂对金属铝在不同介质中的缓蚀作用机理,接着综述了绿色缓蚀剂对金属铝在不同介质中的缓蚀性能的研究进展,总结其缓蚀规律㊂展望了将来金属铝基绿色缓蚀剂的具体发展方向㊂关键词:绿色缓蚀剂;铝;缓蚀性能 中图分类号:TG17 文献标志码:A文章编号:1001-9677(2019)12-0027-02*基金项目:重庆市教委科学技术研究项目(KJ1603011)㊂第一作者:刘云霞(1985-),女,博士,副教授,主要研究方向为缓蚀剂㊁电池㊂Research Progress on Corrosion Inhibition of Green CorrosionInhibitors for Aluminium Metals *LIU Yun -xia ,WEN Jia -xin(College of Chemistry and Pharmaceutical Engineering,Chongqing 401120,China)Abstract :Aluminum has excellent character and is used widely for many fields,such as electrical and electronical.However,when pH<5or pH>9,aluminum will be corroded,corrosion inhibitors should be added to reduce the corrosion of aluminum.The concept and classification of corrosion inhibitor were introduced.Then the inhibition mechanism and research progress of green corrosion inhibitor on corrosion inhibition of aluminum in different media were reviewed,and the corrosion inhibition law of green inhibitor was summarized.The development trend of green corrosion inhibitor for aluminum was prospected.Key words :green corrosion inhibitor;aluminum;corrosion inhibition property金属铝具有密度小㊁质量轻㊁外观美㊁比强度高㊁导电性好㊁易于成型等优点,广泛应用于电工㊁电子㊁化工㊁航空㊁建材㊁交通等领域及日常生活中㊂相对其他金属而言,金属铝具有较好的耐腐蚀性能,因为它能在空气中形成一层致密稳定的氧化膜,阻止Al 的进一步氧化,但这层膜是两性氧化物,只有在pH 介于5~9之间时才能保持稳定㊂当pH<5时,这层膜会大量溶解生成Al 3+;当pH>9时,则会生成AlO 3+2,这两种情况下都需要添加缓蚀剂来减少铝的腐蚀[1]㊂早期缓蚀剂多为无机缓蚀剂和有机类的纯化学品缓蚀剂,如铬酸盐㊁亚硝酸盐㊁磷酸盐及一些含氮类㊁磷类化合物等,大多有毒,且其残留物难于降解,严重危害环境及人类健康㊂随着人们环保意识的加强和对社会发展可持续性的要求,研究和开发出环境友好型缓蚀剂,是缓蚀剂的研究的重要方向之一[2]㊂从天然植物中提取绿色缓蚀剂,不仅成本低㊁来源广,且在低毒,低残留及后续处理方面有着突出的优越性,在缓蚀剂研究领域中具有重要地位,成为近年来国内外化学㊁水处理等领域研究的热点课题和绿色缓蚀剂研究的重要方向[3]㊂1 缓蚀剂的概念及分类缓蚀剂是一种指以适当的浓度和形式存在于介质中的可以防止或减缓金属腐蚀的纯净物或混合物㊂加入微量或少量缓蚀剂可使金属在介质中的腐蚀速度明显降低直至为零,同时金属的物理机械性能保持不变㊂按化学成分,缓蚀剂可分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂㊂一般而言,无机金属缓蚀剂必须容易与金属发生氧化反应,在金属表面形成一层不能渗透的氧化膜,从而阻止介质中的离子与金属的进一步相互作用,延缓金属在介质中的溶解㊂但大多数无机缓蚀剂的毒性大,例如铬酸盐㊁亚硝酸盐㊁硅酸盐等都具有较大的毒性㊂有机缓蚀剂则必须含有杂原子或者双键,具有大比表面积,活性中心等等,这样通过吸附作用能在金属表面形成一层覆盖层,从而隔绝金属与外界活性离子的接触㊂大多数有机缓蚀剂的价格较高,成为阻止其可持续发展的关键因素㊂近年来,从天然植物中提取新型高效㊁环境友好型的绿色缓蚀剂已成为未来缓蚀剂的发展方向㊂2 缓蚀剂对铝在不同介质中的缓蚀机理概述缓蚀剂对铝表面的保护作用机制大致有三种类型:吸附型㊁扩散型㊁表面变化型㊂在酸性介质中缓蚀剂的作用机理主要是吸附型㊂吸附型缓蚀剂主要通过物理吸附及共价键的化学吸附,在分子表面形成牢固的吸附膜隔离介质与金属,进而抑制金属的腐蚀,如含氮的有机物(亚胺㊁胺㊁偶氮化合物等)㊁含硫化合物(硫醇㊁硫脲㊁噻吩及衍生物等)㊁含氧有机化合物28 广 州 化 工2019年6月(丁醇㊁醛㊁癸二酸盐㊁酯㊁酮等及衍生物等)㊂在碱性介质中缓蚀剂的作用机理主要是扩散型㊂扩散型缓蚀剂分子主要作用于金属的全表面,通过增大局部微电池内的电阻,降低腐蚀电流,进而抑制铝的腐蚀受到,如动物胶㊁海藻酸钠㊁阿拉伯胶㊁琼脂等高分子有机物㊂在中性介质中缓蚀剂的作用机理主要是表面变化型缓蚀剂,缓蚀剂分子通过与金属发生化学反应生成反应物覆盖在金属表面上,如硅酸盐㊁铬酸盐㊁磷酸盐等无机化合物,及具有螫合作用的一些有机化合物,如铜铁灵㊁甘氨酸㊁羟基喹啉衍生物等㊂3 绿色缓蚀剂对铝在不同介质中缓蚀性能研究进展3.1 酸性介质盐酸或磷酸在工业上常用作除垢剂㊁电化学蚀刻剂和抛光剂,此时,必须添加缓蚀剂阻止Al的腐蚀㊂Deng等[4]采用先用80%乙醇回流后用石油醚萃取后再蒸馏得到黑棕色提取物,研究结果表明该缓蚀剂在Al表面遵循Langmuir等温吸附曲线,极化曲线表明该提取物对Al在盐酸介质中表现为阴极极化,阻抗分析表明在1mol/L盐酸中,温度为20℃,缓蚀剂的浓度为1g/L,缓蚀效率为93.6%㊂文献[5]采用失重法和电化学技术研究了巴戟天属菘蓝叶提取物对Al在0.5mol/L盐酸介质中的缓释行为,当温度为303K,缓蚀剂的浓度为7%㊁浸泡时间为2h,缓释效率为96.72%㊂随着温度和盐酸浓度的增加,缓蚀剂的缓蚀作用下降㊂热力学参数表明缓蚀剂分子在Al表面的物理吸附遵循Langmuir等温吸附曲线㊂Umore等[6]采用失重法研究了在30~60℃时酒椰橡胶分泌物对Al在盐酸介质中的缓释行为㊂缓蚀效率随缓蚀剂浓度的上升而升高但随着温度的上升而下降㊂热力学参数表明缓蚀剂分子在Al表面的物理吸附遵循Temkin等温线㊂Rao等[1]采用极化和电化学阻抗谱技术研究了芫荽果提取物在1mol/L的磷酸介质中对铝的缓蚀行为,发现缓蚀剂的缓蚀作用受其浓度和温度影响㊂该提取物在金属表面的行为遵循Langmuir等温吸附曲线,极化测试表明该缓蚀剂在铝表面是物理吸附,属于混合型缓蚀剂,在30℃,缓蚀剂的浓度为500ppm 时,缓蚀效率可达到72.75%㊂Rao等[7]研究了藤黄提取物在在1mol/L的磷酸介质中对铝和6063铝合金的缓蚀行为,发现刚开始时混合吸附,后面是化学吸附,在50℃,缓蚀剂的浓度为500ppm时,缓蚀效率可达到93.04%㊂李楠等[8]采用浸提旋蒸法得到了麻竹竹叶提取物,研究该提取物在1mol/L硝酸溶液中对金属铝的缓蚀行为㊂研究结果表明,麻竹竹叶提取物对铝的缓蚀效率随缓蚀剂浓度的升高而增大,在铝表面的吸附遵循Langmuir等温吸附㊂极化曲线结果表明,该缓蚀剂为混合抑制型缓蚀剂㊂3.2 碱性介质Namrata等[9]研究了辣木树㊁三木果树㊁芒果树的树干提取物对铝合金在1M氢氧化钠的缓蚀行为㊂在303K下,在这三种提取物中,辣木树树干提取物浓度为0.6g/L时表现出最大的缓蚀效率,约为85.3㊂极化曲线表明三者均为混合型缓蚀剂,遵循Langmuir等温吸附曲线㊂该小组还[10]采用电化学阻抗,动电位极化和线性极化电阻技术研究了大麻㊁萝芙藤㊁柠檬㊁番荔枝㊁鸭嘴花五种植物叶子提取物对铝合金在1mol/L NaOH溶液的缓蚀行为㊂其中,萝芙藤表现出最大的缓蚀效率,当其浓度为0.2g/L,缓蚀效率为97%㊂文献[11]采用失重法研究了腰果酚对铝在NaOH溶液中的缓蚀行为,结果表明:腰果酚对铝在NaOH溶液有较好的缓蚀作用,且缓蚀效果随腰果酚含量的增大而增大,在5%NaOH溶液中加入0.04g/mL的腰果酚时,失重率为4%㊂ 3.3 中性介质Deyab[12]采用迷迭香萃取物来控制生物柴油中铝的腐蚀㊂采用失重法和极化法测定其缓蚀效率㊂缓蚀剂的效率随着缓蚀剂的浓度增加而升高随着温度的降低而升高㊂缓蚀剂在铝表面遵循Langmuir等温吸附曲线㊂极化测试表明迷迭香萃取物是一个以阳极极化为主的混合型缓蚀剂㊂在常温下,该缓蚀剂的浓度为0.5g/L,该缓蚀剂的缓蚀效率为95.7%㊂4 结 语目前,对环境友好型金属缓蚀剂的研究已经非常丰富,但大多是对钢铁在不同介质中的缓蚀作用的研究,对于Al在不同介质中的缓蚀研究相对较少,尤其是缓蚀机理的研究,绝大部分观点和解释还只是推测,没有很明确的实验支撑和较完善的理论体系㊂因此,未来可对Al在不同介质中的缓蚀机理进行更全面㊁更深入的研究㊂另外,对绿色植物提取物缓蚀剂的研究方面,至今还没能确定具体是什么活性成分在起作用,可能是多种成分相互作用的结果,也可能是某一单一组分,今后可通过现代先进的仪器分析技术对绿色植物提取物缓蚀剂进行更深入研究,得到更高效的绿色植物提取物缓蚀剂㊂在当今倡导可持续发展的大环境下,绿色缓蚀剂将具有较广阔的应用前景㊂参考文献[1] D Prabhu,P Rao.Coriandrum sativum L.-A novel green inhibitor forthe corrosion inhibition of aluminium in1.0M phosphoric acid solution [J].J Environ Chem Eng,2013,1(4):676-683.[2] 范洪波.新型缓蚀剂的合成与应用[M].北京:化学工业出版社,2003,15(6):2-5.[3] S A Umoren,I B Obot,E E Ebenso,et al.The Inhibition of aluminumcorrosion in hydrochloric acid solution by exudate gum from Raphia hookeri[J].Desalination,2009,250:225.[4] S D Deng,X H Li.Inhibition by Jasminum nudiflorum Lindl.leavesextract of the corrosion of aluminium in HCl solution[J].Corros Sci, 2012,64:253-262.[5] K Krishnaveni,J Ravichandran.Effect of aqueous extract of leaves ofMorinda tinctoria on corrosion inhibition of aluminium surface in HCl medium[J].Trans Nonferrous Met Soc China,2014,24:2704-2712.[6] S A Umoren,I B Obot,E E Ebenso,et al.The Inhibition ofaluminium corrosion in hydrochloric acid solution by exudate gum from Raphia hookeri[J].Desalination,2009,247:561-572.[7] D Prabhu,P Rao.Adsorption and inhibition action of a novel greeninhibitor on aluminium and6063aluminium alloy in1.0M H3PO4 solution[J].Procedia Materials Science,2014,5:222-231. [8] 李楠,刘祥义,刘建祥,等.麻竹竹叶提取物对铝在HNO3介质中的缓蚀性能[J].清洗世界,2016,32(6):5-8.[9] Chaubey N,Savita,Singh V K,et al.Corrosion inhibition performanceof different bark extracts on aluminium in alkaline solution[J].Journal of the Association of Arab Universities for Basic&Applied Sciences, 2016,22(C).[10]Chaubey N,Yadav D K,Singh V K,et al.A comparative study ofleaves extracts for corrosion inhibition effect on aluminium alloy in alkaline medium[J].Ain Shams Engineering Journal,2015,8(4): 476-483.[11]陈玉,王强伟.腰果酚对铝在酸/碱体系中缓蚀作用的研究[J].广州化工,2014,42(5):51-53.[12]M A Deyab.Corrosion inhibition of aluminum in biodiesel by ethanolextracts of Rosemary leaves[J].J Taiwan Inst Chem E,2016,58:536-541.。
缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向
缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向1 缓蚀剂概述在美国材料与实验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》中，缓蚀剂是“一种以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物”。
缓浊剂是具有抑制金属锈蚀性质的一类无机物质和有机物质的总称。
某些有机物质，被有效地吸附在金属的表面上，从而明显地影响表面的电化学行为。
其作用机理有抑制表面的阳极反应和抑制阴极反应两种，结果都是使腐蚀电流降低。
缓蚀剂的作用不仅如此，它作为金属的溶解抑制剂还有许多实用价值。
如用在化学研磨、电解研磨、电镀和电解冶炼中的阳极解、刻蚀等。
总之，在同时发生金属溶解的工业方面，或县为了抑制过度溶解或是为了防止局部浸蚀使之均匀溶解。
缓蚀剂都起着重要的作用。
另外，电镀中的整平剂，从其本来的定义备不属于缓蚀剂的畴；但是，其作用机理(吸附)和缓蚀剂的机理类似。
具有整平作用的物质，同时有效地作为该金属的缓蚀剂的情况也是常的。
下图给出了有无缓蚀剂的不同效果：图1 缓蚀剂的效果2 不同类型的缓蚀剂及其作用原理2.1 阳极型缓蚀剂及其作用原理阳极型缓蚀剂也称阳极抑制型缓蚀剂，主要是抑制阳极过程而使腐蚀速度减缓。
如中性介质中的亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸钠等，它们能增加阳极极化，从而使腐蚀电位正移。
通常是缓蚀剂的阴离子移向金属阳极使金属钝化。
该类缓蚀剂属于“危险型”缓蚀剂，用量不足会加快腐蚀。
作用过程：（a）具有强氧化作用的缓蚀剂，使金属钝化（亚硝酸钠，高铬酸等）；（b）具有阴极去极化性的钝化剂，在阴极被还原，加大阴极电流，使体系的氧化还原电位向正方移动，超过钝化电位，而使腐蚀电流达到很低的值。
（亚硝酸盐、硝酸盐与高价金属盐属于此类；铬酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐等在酸性溶液中也属于此类。
）图2 阳极型缓蚀剂作用原理2.2 阴极型缓蚀剂及其作用原理阴极型缓蚀剂也称阴极型抑制，其主要包括：酸式碳酸钙、聚磷酸盐、硫酸锌、砷离子、锑离子等，能使阴极过程减慢，增大酸性溶液中氢析出的过电位，使腐蚀电位向负移动。
绿色植物作为缓蚀剂的研究 本科论文
四川理工学院毕业论文从绿色植物中提取有效成分作为缓蚀剂的研究学生：李强学号：11031030408专业：制药工程（化药方向）班级：2011级1班指导教师：郑兴文四川理工学院化学与制药工程学院二O一五年六月从绿色植物中提取有效成分作为缓蚀剂的研究摘要论文采用失重法、电化学方法和扫描电子显微镜研究了鱼腥草和枇杷叶酸提取液对碳钢在硫酸溶液中的缓蚀性能和缓蚀机理。
结果显示：鱼腥草和枇杷叶酸提取液能有效抑制碳钢在硫酸溶液中的腐蚀，是一种混合抑制型缓蚀剂，它们的缓蚀效率均随浓度的增加而增大，随温度的升高而减小。
提取液在碳钢表面的吸附符合Langmuir吸附等温方程。
而且，枇杷叶提取液和碘化钾之间存在缓蚀协同作用。
关键词：鱼腥草，枇杷叶，缓蚀剂，碳钢，协同效应Research on the active ingredients extracted from green plants as corrosion inhibitorsAbstractIn this paper,the corrosion performance and mechanism of acid extracts of Houttuynia cordata and loquat leaves was studied throuhg weight loss method, electrochemical measurements and scaning electron microscopy(SEM).The result showed that the acid extracts of Houttuynia cordata and loquat leaf as mixed-type inhibitors effecitvely inhibited the corrosion of mild steel in0.5mol/L sulfuric acid solution,the inhibition efficiency increased as its concentration increased,but decreased with the rising test temperature.The adsorption of extracts on the surface of mild steel obeyed Langmuir adsorption isotherm.Moreover,there was a inhibition synergistic effect between loquat leaves extract and potassium iodide.Key words:Houttuynia cordata,loquat leaf,corrosion inhibitor,mild steel, synergistic effect目录中文摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1引言 (1)1.2缓蚀剂的定义 (1)1.3缓蚀剂的作用机理 (2)1.3.1缓蚀剂的电化学机理 (2)1.3.2缓蚀剂的物理化学机理 (3)1.4酸洗缓蚀剂的研究现状 (4)1.4.1硫酸酸洗缓蚀剂 (4)1.4.2盐酸酸洗缓蚀剂 (5)1.4.3氢氟酸酸洗缓蚀剂 (5)1.4.4硝酸酸洗缓蚀剂 (6)1.4.5氨基磺酸酸洗缓蚀剂 (6)1.4.6对酸洗缓蚀剂未来发展的展望 (7)1.5本实验研究的目的意义和主要研究内容 (7)2实验部分 (9)2.1实验材料、仪器和药品 (9)2.1.1实验材料 (9)2.1.2实验药品 (9)2.1.3实验所用的仪器设备 (9)2.2植物缓蚀剂的制备 (10)2.2.1乙醇萃取 (10)2.2.2酸浸取 (10)2.3缓蚀性能测试方法 (11)2.3.1失重实验 (11)2.3.2电化学实验 (11)2.3.3表面分析法 (12)3实验结果及讨论 (13)3.1鱼腥草提取液的缓蚀性能 (13)3.1.1提取方法的选定 (13)3.1.2极化曲线 (13)3.1.3电化学阻抗 (14)3.1.4失重数据及温度的影响 (15)3.1.5吸附等温式的拟合 (18)3.2枇杷叶提取液的缓蚀性能 (19)3.2.1极化曲线 (19)3.2.2电化学阻抗 (19)3.2.3失重数据及讨论 (20)3.2.4吸附等温式的拟合 (20)3.2.5动力学分析 (23)3.2.6与碘化钾缓蚀协同效应 (24)3.3本章小结 (25)4结论与展望 (26)4.1主要结论 (27)4.2展望 (27)参考文献 (29)致谢 (30)1绪论1.1引言腐蚀是指金属材料或制件在周围环境介质的作用下，逐渐产生损坏或变质的现象。
缓蚀剂的作用机理、研究现状及发展方向..
缓蚀剂的作用机理、研究现状及发展方向1缓蚀剂的作用机理缓蚀剂的作用机理概括起来可以分为两种，即电化学机理和物理化学机理[1]。
电化学机理是以金属表面发生的电化学过程为基础，解释缓蚀剂的作用。
而物理化学机理是以金属表面发生的物理化学变化为依据，说明缓蚀剂的作用。
这两种机理处理问题的方式不同，但它们并不矛盾，而且还存在着某种因果关系。
1.1缓蚀剂的电化学机理金属的腐蚀大多是金属表面发生原电池反应的结果，这也是造成浸蚀腐蚀最主要的因素，原电池反应包括阳极反应和阴极反应[1]。
如果缓蚀剂可以抑制阳极、阴极反应中的任何一个或两个，原电池反应将减缓，金属的腐蚀速度就会减慢。
把能够抑制阳极反应的缓蚀剂称为阳极抑制型缓蚀剂；能够抑制阴极反应的缓蚀剂称为阴极抑制型缓蚀剂；而既能抑制阳极反应又能抑制阴极反应的缓蚀剂称为混合型缓蚀剂。
重铬酸钾、铬酸钾、亚硝酸钠、硝酸钠、高锰酸钾、磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、碳酸盐、苯甲酸盐、肉桂酸盐等都属于阳极型缓蚀剂。
阳极型缓蚀剂对阳极过程的影响是：（1）在金属表面生成薄的氧化膜，把金属和腐蚀介质隔离开来；(2)因特性吸附抑制金属离子化过程；(3)使金属电极电位达到钝化电位[2]。
阴极型缓蚀剂主要通过以下作用实现缓蚀：(1)提高阴极反应的过电位．有时阴离子缓蚀剂通过提高氢离子放电的过电位抑制氢离子放电反应，例如，Na2C03、三乙醇胺等碱性缓蚀剂都可以中和水中的酸性物质，降低氢离子浓度，提高析氢过电位，使氢离子在金属表面的还原受阻，减缓腐蚀；(2)在金属表面形成化合物膜，如有机缓蚀剂中的低分子有机胺及其衍生物，都可以在金属表面阴极区形成多分子层，使去极化剂难以达到金属表面而减缓腐蚀；(3)吸收水中的溶解氧，降低腐蚀反应中阴极反应物的浓度，从而减缓金属的腐蚀。
混合型缓蚀剂对腐蚀电化学过程的影响主要表现在：(1)与阳极反应产物反应生成不溶物，这些不溶物紧密地沉积在金属表面起到缓蚀的作用，磷酸盐如Na3P04、Na2HP04对铁、镁、铝等的缓蚀就属于这一类型；(2)形成胶体物质，能够形成复杂胶体体系的化合物可作为有效的缓蚀剂，例如Na2Si03等；(3)在金属表面吸附，形成吸附膜达到缓蚀的目的，明胶、阿拉伯树胶等可以在铝表面吸附，吡啶及有机胺类可以在镁及镁合金表面吸附，故都可以起到缓蚀的作用[2]。
绿色缓蚀剂的研究现状及举例
绿色缓蚀剂的研究现状及举例总结国内外缓蚀剂的发展不难发现，虽然各种介质中缓蚀剂的研究成果层出不穷，但其在实际运用中却不够完善和成熟。
尤其是绿色环保型缓蚀剂研究仍处于实验探索阶段，在该领域仍需要在提高缓蚀作用效果、机理研究和低成本低污染等方面做得更深入的研究。
我国近10年对各类缓蚀剂的研究和应用发展很快，部分产品性能达到国际领先水平，但总体水平与国外还有很大差距。
研究人员认为今后应着重从以下几个方面探索绿色缓蚀剂的发展：1从天然植物、海产植物中，提取、分离、加工新型绿色缓蚀剂有效成分的方法。
2利用医药、食品、工农业副产品提取有效缓蚀剂组成，并进行复配或改性处理，开发新型绿色缓蚀剂。
3运用量子化学理论、灰色关联分析、人工神经网络方法等科学技术合成高效低毒多功能新工艺型绿色缓蚀剂和低聚体新型绿色缓蚀剂。
4对钼酸盐、钨酸盐、稀土元素金属等无机缓蚀剂深入进行研究，研制出新型高效绿色缓蚀剂。
5利用先进的分析测试仪器和新的研究方法，研究缓蚀剂的作用机理及协同作用机理，指导新型绿色缓蚀剂的开发。
以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓材料的化学物质或复合物.（1）根据产品化学成分，可分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂、聚合物类缓蚀剂。
①无机缓蚀剂无机缓蚀剂主要包括铬酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐、钼酸盐、钨酸盐、聚磷酸盐、锌盐等。
②有机缓蚀剂有机缓蚀剂主要包括膦酸（盐）、膦羧酸、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木质素等一些含氮氧化合物的杂环化合物。
③聚合物类缓蚀剂聚合物类缓蚀剂只要包括聚乙烯类，POCA，聚天冬氨酸等一些低聚物的高分子化学物。
（2）根据缓蚀剂对电化学腐蚀的控制部位分类，分为阳极型缓蚀剂，阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂。
①阳极型缓蚀剂阳极型缓蚀剂多为无机强氧化剂，如铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、亚硝酸盐、硼酸盐等。
它们的作用是在金属表面阳极区与金属离子作用，生成氧化物或氢氧化物氧化膜覆盖在阳极上形成保护膜。
缓蚀剂作用机理、研究现状及发展方向
缓蚀剂作用机理、研究现状及发展方向摘要：本文详细介绍了缓蚀剂的分类、性能指标、保护的特点、作用理论、应用实例、研究现状及发展方向。
关键词：缓蚀剂；防腐技术；发展方向1 前言缓蚀剂是一种在低浓度下能阻止或减缓金属在环境介质中腐蚀的物质。
缓蚀剂又叫作阻蚀剂、阻化剂或腐蚀抑制剂等。
缓蚀剂保护技术已经发展为一项重要的防腐蚀技术，广泛用在石油、冶金、化工、机械制造、动力和运输等部门。
2 缓蚀剂的分类缓蚀剂的品种繁多，常用的如亚硝酸钠、铬酸盐、磷酸盐、石油磺酸钡、亚硝酸二环已胺等，至今尚难以有统一的分类方法。
常见到的分类方法有以下几种。
2.1 按缓蚀剂作用的电化学理论分类(1) 阳极型缓蚀剂通过抑制腐蚀的阳极过程而阻滞金属腐蚀的物质。
这种缓蚀剂通常是由其阴离子向金属表面的阳极区迁移，氧化金属使之钝化，从而阻滞阳极过程。
例如，中性介质中的铬酸盐与亚硝酸盐。
一些非氧化型的缓蚀剂，例如苯甲酸盐、正磷酸盐、硅酸盐等在中性介质中，只有与溶解氧并存，才起到阳极抑制剂的作用。
(2) 阴极型缓蚀剂通过抑制腐蚀的阴极过程而阻滞金属腐蚀的物质。
这种缓蚀剂通常是由其阳离子向金属表面的阴极区迁移，或者被阴极还原，或者与阴离子反应而形成沉淀膜，使阴极过程受到阻滞。
例如ZnSO4、Ca(HCO3) 2、As3+、Sb3+ 可以分别和OH-生成Zn(OH)2、Ca(OH)2沉淀和被还原为As、Sb 覆盖在阴极表面，以阻滞腐蚀。
(3) 混合型缓蚀剂这种缓蚀剂既可抑制阳极过程，又可抑制阴级过程。
例如含氮和含硫的有机化合物。
2.2 按化学成分分类(1) 无机缓蚀剂，如铬酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐等。
(2) 有机缓蚀剂，如胺、硫脲、乌洛托品等。
2.3 按缓蚀剂所形成保护膜的特征分类(1) 氧化膜型缓蚀剂通过使金属表面形成致密的、附着力强的氧化膜而阻滞金属腐蚀的物质。
例如，铬酸盐、重铬酸盐、亚硝酸钠等。
由于它们具有钝化作用，故又称为钝化剂。
(2) 沉淀膜型缓蚀剂由于与介质中的有关离子反应并在金属表面生成有一定保护作用的沉淀膜，从而阻滞金属腐蚀的物质。
天然绿色盐酸酸洗缓蚀剂研究进展
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四川理工学院学报（ 自然科学版）
２００８ 年 ８ 月
性能。李春梅等［３１］用电化学阻抗谱法，以 ＰＡＳＰ 为盐酸中 的缓蚀剂，研究其缓蚀性能。结果表明 ＰＡＳＰ 对碳钢表 现出一定的缓蚀作用，在 １６℃１ ｍｏｌ／Ｌ 的盐酸中，缓蚀效 率可达 ８０．６６％，其缓蚀效率与传统酸性缓蚀剂乌洛托 品相当。并指出 ＰＡＳＰ 经进一步复配或改性，可提高缓 蚀性能，有望成为酸性介质的绿色缓蚀剂，但其缓蚀机 理有待进一步研究。 １．３ 改性和复配
卢基林［８］研究了水解油茶饼粕制取酸洗缓蚀剂。发 现该缓蚀剂对碳钢在盐酸和硫酸中具有较好的缓蚀作 用，能够同时抑制阴极过程和阳极过程，属于混合抑制 型缓蚀剂，且缓蚀效率随缓蚀剂添加量的增大而增加。 １９９９ 年林整［９］以甘薯、白玉兰和扶桑等植物等茎、叶作 为 碳 钢 在 ３％ＮａＣ１、５％ＨＣ１、５％Ｈ２ＳＯ４ 溶 液 中 的 缓 蚀 剂，指出提取缓蚀剂的缓蚀机理可能是因为缓蚀剂中的 某些活性成分定向吸附排列在钢的表面，生成了连续的 吸附层，使腐蚀介质难以侵入。
第 ２１ 卷第 ４ 期 ２００８ 年 ８ 月
四川理工学院学报（ 自然科学版） ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＩＣＨＵＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ（ ＮＡＴＵＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ ＥＤＩＴＩＯＮ）
文章编号： １６７３－ １５４９（ ２００８） ０４－ ００６８－ ０４
１９９５ 年张健等［６］研究了从竹叶中萃取酸性缓蚀剂。 实验表明，萃取液对碳钢在盐酸和硫酸中有着良好的缓 蚀作用，当萃取液浓度达到 ０．０２５％以上时，缓蚀效率超 过 ９０％，且缓蚀效率随萃取液浓度增大而增加。
１９９７ 年曲济方等［７］利用精制菲汀生产过程中的废 液和废渣制得植物型缓蚀剂，该缓蚀剂在碳钢常温盐酸 酸洗中性能优良，当添加量为 １．０％时，缓蚀效率达 ９０％。
绿色缓蚀阻垢剂的研究及应用进展
Progress in the research and application of green corrosion and scale inhibitors
Hu Baishun1，Guo Xuehui1，Wang Kang1，Ma Jun2，Bai Li3，Yu Haitang4 （1. Chemical and Engineering Institute of Xi’an Shiyou University，Xi’an 710065，China； 2. Datang International Keshiketeng Coal Gas Liability Co.，Ltd.，Chifeng 025350，China；
ech337a主要成分为聚环氧琥珀酸pesa葡萄糖酸钠苯甲酸钠武汉石油化工厂设备监测防护中心研制的绿色环保水处理药剂zh800ws月在武汉石油化工厂第三循环水场取得工业应用的成功为企业带来了很好的经济效益和环保效益29zh800ws以wlh2无磷缓蚀剂丙烯酸2甲基2丙烯酰胺基丙磺酸共聚物水解聚马来酸酐荧光示踪剂等主剂和其他添加剂按一定比例复配而成wlh2主要组分为羧酸酰胺磺基甜菜碱两型表面活性剂30以水溶性季铵盐水解聚马来酸酐聚环氧琥珀酸钠聚天冬氨酸为原料复配了一种新型缓蚀阻垢剂bw3用陕北某采油联合站采出水进行缓蚀阻垢性能评价结果表明bw3具有优异的阻垢性能和良好的缓蚀效果在所测浓度范围内bw3的阻垢和缓蚀效果均明显优于油田常用缓蚀阻垢剂适于生产应用需要绿色缓蚀阻垢剂的发展展望为适应社会可持续发展的要求水处理用缓蚀阻垢剂的研发朝着高效低磷非氮和可生物降解的绿色化方向发展将成为主要趋势绿色缓蚀阻垢剂首先要在生产的环节上绿色在生产过程中尽可能减少对人体健康或环境有害的原料溶剂试剂等的使用以及避免对有害产物副产物或不环保的化学生产工艺和方法的利用从源头上彻底控制污染适应绿色化发展的思路第一在分子结构设计上应该考虑易降解活性强的官能团或者元素如羧基氨基酯基支链和选择性插入含氮氧元素等第二选择天然产物如聚天冬氨酸聚环氧琥珀酸等为原料合成改性过程中尽量减少副产物的污染或者分离排放问题以达到原料利用率最大化的目的第三改进生产工艺重视生产过程对环境的影响在方案设计和技术改进过程中开发和采用清洁生产工艺流程其次在使用过程中绿色化加强对新型高效环境友好型缓蚀阻垢剂的现场使用经验总结及推广使用以对现有含磷类铬酸盐亚硝酸盐等缓蚀剂进行绿色化替代
缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向
缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向1 缓蚀剂概述在美国材料与实验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》中，缓蚀剂是“一种以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物” 。
缓浊剂是具有抑制金属锈蚀性质的一类无机物质和有机物质的总称。
某些有机物质，被有效地吸附在金属的表面上，从而明显地影响表面的电化学行为。
其作用机理有抑制表面的阳极反应和抑制阴极反应两种，结果都是使腐蚀电流降低。
缓蚀剂的作用不仅如此，它作为金属的溶解抑制剂还有许多实用价值。
如用在化学研磨、电解研磨、电镀和电解冶炼中的阳极解、刻蚀等。
总之，在同时发生金属溶解的工业方面，或县为了抑制过度溶解或是为了防止局部浸蚀使之均匀溶解。
缓蚀剂都起着重要的作用。
另外，电镀中的整平剂，从其本来的定义备不属于缓蚀剂的畴；但是，其作用机理（吸附）和缓蚀剂的机理类似。
具有整平作用的物质，同时有效地作为该金属的缓蚀剂的情况也是常的。
下图给出了有无缓蚀剂的不同效果：图 1 缓蚀剂的效果2 不同类型的缓蚀剂及其作用原理2.1 阳极型缓蚀剂及其作用原理阳极型缓蚀剂也称阳极抑制型缓蚀剂，主要是抑制阳极过程而使腐蚀速度减缓。
如中性介质中的亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸钠等，它们能增加阳极极化，从而使腐蚀电位正移。
通常是缓蚀剂的阴离子移向金属阳极使金属钝化。
该类缓蚀剂属于“危险型”缓蚀剂，用量不足会加快腐蚀。
作用过程：（a）具有强氧化作用的缓蚀剂，使金属钝化（亚硝酸钠，高铬酸等）；（b）具有阴极去极化性的钝化剂，在阴极被还原，加大阴极电流，使体系的氧化还原电位向正方移动，超过钝化电位，而使腐蚀电流达到很低的值。
（亚硝酸盐、硝酸盐与高价金属盐属于此类；铬酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐等在酸性溶液中也属于此类。
）图2 阳极型缓蚀剂作用原理2.2 阴极型缓蚀剂及其作用原理阴极型缓蚀剂也称阴极型抑制，其主要包括：酸式碳酸钙、聚磷酸盐、硫酸锌、砷离子、锑离子等，能使阴极过程减慢，增大酸性溶液中氢析出的过电位，使腐蚀电位向负移动。
缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向
缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向学院: 材料科学与工程班级: 材硕1209学号: S2*******姓名: 张强2013年1月5日缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向1、缓蚀剂概述它是指以适当的浓度与形式存在于环境中时，可以防止或减缓材料腐蚀的化学物质或复合物，所以也可以成为腐蚀抑制剂，它的用量很小，但效果显著[1]。
在酸性溶液、中性溶液、碱性溶液、有机溶剂以及大气、土壤等各种环境中均可利用缓蚀剂来抑制金属的腐蚀。
在工业生产中越来越广泛地应用缓蚀剂来实现腐蚀控制，通过在腐蚀介质中投加少量的缓蚀剂，可以有效地减缓或防止金属结构的腐蚀破坏，减少了设备维修等环节，保障设备的正常运行，提高了设备作业的安全系数，具有明显的经济价值与社会意义。
同时其它的防腐方法相比，如涂层、阴极保护等，使用缓蚀剂更为简单，总体价格更为低廉，效果也非常显著[2]。
与其他腐蚀防护手段相比，缓蚀剂主要具有如下独特的优势[1]：(l)缓蚀剂的投加、使用非常简单，不需要特殊的设施或设备。
如外加电源阴极保护或阳极保护都需要提供较大功率的、稳定的电源。
牺牲阳极保护需要提供阳极材料，并且这种阳极材料需要定期更换施工强度较大。
(2)使用缓蚀剂非常经济，随着缓蚀剂应用的不断深入，目前缓蚀剂的合成、制备技术非常成熟，相比其他的防腐措施，缓蚀剂的成本一般更低。
(3)投加缓蚀剂对设备外观、材质、机械性能等都无任何改变，而喷漆、电镀、涂层、内衬等防腐方法都无法做到。
(4)缓蚀剂添加量一般较少，使用缓蚀剂进行腐蚀控制，一般不会改变介质的原有物理、化学性质。
因此缓蚀剂技术也适用于石油天然气输送、贮存和炼制，城市供水管道等环境下的防腐。
2、缓蚀剂的分类及作用原理由于缓蚀剂种类繁多，使用条件多样，缓蚀机理也不完全相同，因此对缓蚀剂进行分类常按照缓蚀剂的化学成分、在金属表面成膜情况以及缓蚀机理等不同方法进行分类，每种分类方法都有其自身的优缺点，目前广泛采用的是如下几种分类方法：2.1 根据化学成分分类[3]根据产品的化学成分分类，可分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂。
绿色缓蚀剂
• 必须考虑缓蚀剂与腐蚀介质的相容性或溶解度
• 溶解度太低，缓蚀剂不能有效到达金属表面，虽然吸附性能好，但不能 充分发挥出来 • 可适当添加助溶剂或表面活性剂－增加分散性
氨基酸在缓蚀方面的应用
氨基酸在缓蚀方面的应用已取得一定成就。氨基酸的种类不同，其效果 也不同。其中有机溶剂萃取制得的植物型缓蚀剂在缓蚀方面的应用有： • 印度的Srivastava曾成功地从烟草中提取了植物型缓蚀剂； • 英国的Minha、Saini和Quraishi等对桉树的叶子、木槿的花和伞菌的萃取 物作为冷却水系统中碳钢的缓蚀剂做了系统的研究，其缓蚀率可高达75% 以上。 • 西北轻工业学院的张光华等同志采用水解的方法从油菜籽中制取了酸洗缓 蚀剂，并对该缓蚀剂的缓蚀机理、影响因素等进行了系统的研究。
3.扫描隧道显微镜STM
缓蚀剂的发展前景及展望
03
（ 1 ）探索从天然陆 生植物、海产生物 中提取分离缓蚀剂 组分并进行化学改 性，提高缓蚀剂性 能。
（ 3 ）进一步对钼酸盐、钨酸 盐、硼酸盐、锑酸盐、改性 硅酸盐等无机缓蚀剂进行研 究，提高其缓蚀性能。同时 注意开发有机缓蚀剂与无机 缓蚀剂间协同作用效应研究， 研制出性能更好的复合缓蚀 剂。
2、电化学方法
• 极化曲线法评价缓蚀剂
• 微极化区（线性区）、弱极化区、强极化区（塔菲尔区） • 塔菲尔区的直线段外推，与自腐蚀电位的交点－自腐蚀电流密度 • 对于阳极（阴极）极化曲线不易测准的体系，通常使用阴极（阳极）极化曲线的塔菲 尔直线外推
3、微观分析方法
1.红外光谱IR
紫外光谱UV
2.原子力显微镜AFM
一些侧链是极性的或是在中性pH下离
子化的，表现出亲水性。
来源与提取方式
萃取 层析
绿色缓蚀剂研究现状与展望_王国瑞
马伟[ 18] 申请了“用天然高分子制备缓蚀剂的方 法”的专利 , 提出用天然高分子海带提取液与有关物 质聚合所得缓蚀剂 , 在酸性和中性介质中对碳钢和 铜都有很好的保护能力 。
3 复配型缓蚀剂
尹成先[ 19] 等人采用静态高温高压模拟试 验方 法对硫脲在高 CO 2 和 Cl - 环境中的缓蚀行为 及其 对复配缓蚀剂性能的影响进行了研究 。 结果表明 : 90 ℃时 , 在咪唑啉缓蚀剂中复配入硫脲 , 有利于提 高复配缓蚀效率 ;在高 CO 2 和 Cl - 环境中 , 随 着温 度升高 , 硫脲缓蚀效果下降 , 120 ℃时硫脲不但没有 缓蚀效果 , 反而加速腐蚀 。
张万友[ 11] 等从黑 胡椒 、白胡椒 、烟草这些植物 中提取天然有机物进行复配 , 通过失重法和等电位 扫描法对盐酸溶液中 A3 钢进行了研究 , 指出缓蚀 机理为覆盖效应 。 A .Y .El-Et re[ 12] 等进一步介绍了 环境友好缓蚀剂的研究进展 , 指出有机缓蚀剂中 , 醛 类 、胺类 、羧类 、杂环 化合物通常由 极性较大的 N 、 O 、S 等原子为中心的极性剂和 C 、H 等原子组成的 非极性基构成 , 能以某种键的形式与金属表面结合 , 氨基酸是分子中兼具有碱性氨基和酸性羧基的两性 化合物 , 缓蚀效率随分子中碳氢链长度和氨基数目 的增加而增大 。
公平等[ 15] 根据分子设计和官能团剪裁方法 , 结
21世纪植物型绿色缓蚀剂的研究进展与展望
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2005年刘铮等从剑麻柄中提取缓蚀成分， 并研究其最佳缓蚀 条件， 在最佳缓蚀条件下， 其缓蚀效率可达92.5%。 2006年李焰等研究了从黄连提取物在1mol/LHCl中对Q235缓蚀 作用高达98%， 能使同时抑制碳钢表面腐蚀的阴、 阳极反应， 是一 种优良的天然绿色缓蚀剂。 龚敏， 毛逢银等用水蒸气-蒸馏法从樟树叶中提取桉叶油， 并 将其作为盐酸酸洗缓蚀剂的主要成分， 用正交实验法优选了复合缓 蚀剂配方。 结果表明， 在5%的盐酸溶液中， 复配缓蚀剂对碳钢有良 好的缓蚀效果， 缓蚀率达92.75%， 是一种环境友好型缓蚀剂。 邱小平等以天然马铃薯类淀粉为原来哦， 采用静态阻垢法和 静态挂片法对其缓蚀阻垢性能进行了研究， 研究表明该淀粉对碳 钢、 铜、 铝、 不锈钢的缓蚀率最高可达到95.95%、 78.33%、 82.86%、 90.24%。 2007年刘铮等采用索氏提取法从橙皮中提取酸洗缓蚀成分， 用静态失重法确定酸洗缓蚀剂的最佳缓蚀条件， 并与六亚甲基四 胺复配使用后， 缓蚀效果更佳， 缓蚀效率可达到96%， 并探讨其缓 蚀机理。 龚敏、 刘多丽等采用酸溶液浸泡法提取大蒜中的有机缓蚀成 分， 并测定大蒜提取液对A3碳钢的缓蚀效率和研究其缓蚀类型。 结果表明， 该提取液对碳钢10%的硫酸体系有优良的缓蚀效果， 缓 蚀率达到94.8%， 属于混合型缓蚀剂， 并且酸洗温度为30℃时， 缓蚀 剂的缓蚀率最高， 达到97.3%。 龚敏、 蒋伟等采用浸泡提取法从竹叶 提取有机缓蚀成分， 并对该提取物的缓蚀效果以及优选配方进行 研究， 经研究得出， 最优配方对碳钢在5%的盐酸溶液中有优良的缓 蚀作用， 其缓蚀效率达95.6%， 属于混合型缓蚀剂。 吴伟明等从油茶饼粕等提取一种酸洗用缓蚀剂， 研究确定了 该缓蚀剂的最佳制备工艺， 并评价其缓蚀效果； 研究结果得出， 该 缓蚀剂属于缓和型缓蚀剂， 对X65碳钢在酸性介质中具有较好的缓 蚀性能， 缓蚀效率可达81.2%。 2008年杜海燕、 彭小红等从豆渣中提取混合氨基酸用作缓 蚀剂， 通过单因素确定其影响因素为： 豆渣粒径为50-60目， 盐酸 体积分数为20%， 反应时间为200min， 所得混合氨基酸的浓度为 2.688g/L。 通过PARSTAT 2263中的三电极体系的自腐蚀电位、 Tafel 极化曲线及线性极化阻力测试， 对混合氨基酸在盐酸介质下的缓 蚀性能进行评价， 其缓蚀率为66.69%。 杜海燕、 刘鹤鸣等以天然棕 榈酸为原料对其进行改性， 合成了一种脂肪酸衍生物类缓蚀剂， 并 研究其抗CO2腐蚀的缓蚀性能， 发现该衍生物类缓蚀剂在特定条件 下表现出较好的缓蚀效果。 2009年赵卫民、 于道永采用压榨和熬煮两种方法从萝卜、 香 菜、 大葱、 柚子皮、 姜中提取制剂， 并采用电化学方法研究各种制 剂对低碳钢的腐蚀行为的影响， 结果表明， 各种制剂对钢在酸化盐 溶液中的腐蚀均具有一定的缓蚀作用。 制备方法的不同影响制剂的 成分， 最终影响缓蚀的效果。 肖旭萍等用失重法研究了撑绿竹竹叶固体提取物在1.0mol/L HCl溶液中对冷轧钢的缓蚀作用， 结果表明： 撑绿杂交竹竹叶提取 物对冷轧钢在1.0mol/LHCl溶液中具有良好的缓蚀作用， 并详细讨论 了缓蚀剂的浓度、 腐蚀实践、 温度对缓蚀作用的影响规律。
缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向
缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向1 缓蚀剂概述在美国材料与实验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》中，缓蚀剂是“一种以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物”。
缓浊剂是具有抑制金属锈蚀性质的一类无机物质和有机物质的总称。
某些有机物质，被有效地吸附在金属的表面上，从而明显地影响表面的电化学行为。
其作用机理有抑制表面的阳极反应和抑制阴极反应两种，结果都是使腐蚀电流降低。
缓蚀剂的作用不仅如此，它作为金属的溶解抑制剂还有许多实用价值。
如用在化学研磨、电解研磨、电镀和电解冶炼中的阳极解、刻蚀等。
总之，在同时发生金属溶解的工业方面，或县为了抑制过度溶解或是为了防止局部浸蚀使之均匀溶解。
缓蚀剂都起着重要的作用。
另外，电镀中的整平剂，从其本来的定义备不属于缓蚀剂的畴；但是，其作用机理(吸附)和缓蚀剂的机理类似。
具有整平作用的物质，同时有效地作为该金属的缓蚀剂的情况也是常的。
下图给出了有无缓蚀剂的不同效果：图1 缓蚀剂的效果2 不同类型的缓蚀剂及其作用原理2.1 阳极型缓蚀剂及其作用原理阳极型缓蚀剂也称阳极抑制型缓蚀剂，主要是抑制阳极过程而使腐蚀速度减缓。
如中性介质中的亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸钠等，它们能增加阳极极化，从而使腐蚀电位正移。
通常是缓蚀剂的阴离子移向金属阳极使金属钝化。
该类缓蚀剂属于“危险型”缓蚀剂，用量不足会加快腐蚀。
作用过程：（a）具有强氧化作用的缓蚀剂，使金属钝化（亚硝酸钠，高铬酸等）；（b）具有阴极去极化性的钝化剂，在阴极被还原，加大阴极电流，使体系的氧化还原电位向正方移动，超过钝化电位，而使腐蚀电流达到很低的值。
（亚硝酸盐、硝酸盐与高价金属盐属于此类；铬酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐等在酸性溶液中也属于此类。
）图2 阳极型缓蚀剂作用原理2.2 阴极型缓蚀剂及其作用原理阴极型缓蚀剂也称阴极型抑制，其主要包括：酸式碳酸钙、聚磷酸盐、硫酸锌、砷离子、锑离子等，能使阴极过程减慢，增大酸性溶液中氢析出的过电位，使腐蚀电位向负移动。
环境友好缓蚀剂的研究进展
收到初稿:2001209222;收到修改稿:2001212208作者简介:王慧龙,男,1971年生,博士研究生Tel :(027)87543432 E -mail :sirwhl @环境友好缓蚀剂的研究进展王慧龙 郑家焱木(华中理工大学化学系武汉430074)摘要 综述了环境友好缓蚀剂的研究进展.从缓蚀剂的分子设计、合成、复配、应用等方面综合评价缓蚀剂的环境影响以及经济效益是环境友好缓蚀剂的发展方向.关键词 腐蚀 缓蚀剂 环境影响中图分类号 TG 174.42 文献标识码 A 文章编号 100226495(2002)0520275205PR OGRESS OF RESEARCH ONENVIR ONMENTAL -FRIEN DLY CORR OSION INHIBIT ORSWAN G Huilong ,ZHEN G Jiashen(Huaz hong U niversity of Science and Technology ,W uhan 430074)ABSTRACT The progress of research on environmental -friendly corrosion inhibitors was reviewed in this paper.The considerations of environmental effects from molecular design ,synthesis technology ,synergistic effect and application properties are the goal of the study for environmental -friendly corro 2sion inhibitors.The relationship between the structure of compounds and toxicit y as well as corrosion inhibition efficiency should be applied in the design of new environmental -friendly inhibitors.In the synthesis of corrosion inhibitors ,the alternative reagents and reaction conditions should be developed that are effective and more environmentally benign.The application of synergistic techniques can reduce or eliminate the use of chemical substances that are hazardous to the environment.KE Y WOR DS corrosion ,inhibitor ,environmental effect 腐蚀是现代工业和生活中的重要破坏因素,据估计,腐蚀造成的直接经济损失约占国民生产总值的3%～4%[1].而添加缓蚀剂是一种工艺简便、成本低廉、适用性强的方法,被广泛应用于石油开采、化学清洗、水处理和金属制品储运等工程中.近些年来,随着人类环境保护意识的增强和可持续发展思想的深入,对缓蚀剂的开发和应用也提出了新的要求,围绕性能和经济目标研究开发对环境不构成破坏作用即环境友好缓蚀剂成为未来缓蚀剂的发展方向[2].本文在综合国内外文献的基础上并结合我们自己的研究工作,介绍了环境友好缓蚀剂的研究进展状况.1环境友好缓蚀剂的种类缓蚀剂的种类繁多,使用条件各异而且缓蚀机理又十分复杂.根据缓蚀剂使用的介质、对电极过程的影响、在金属表面形成保护膜的特征等不同而有不同的分类方法[3].通常按照化学组成可以将其分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂两类.111有机缓蚀剂大量的有机化合物如醛类、胺类、羧酸、杂环化合物等可以作为有机缓蚀剂,已知目前至少有141个基本品种.作为缓蚀剂的有机化合物通常由电负性较大的N 、O 、S 等原子为中心的极性基和C 、H 等原子组成的非极性基构成,能够以某种键的形式与金属表面相结合.肉桂醛、糠醛和香草醛是醛类化合物中比较典型的环境友好缓蚀剂.肉桂醛是近年来发展的高效低毒醛类有机缓蚀剂,其对金属的缓蚀作用主要是基于吸附和聚合成膜过程[4,5].W.W.Frenier [6]推荐含有肉桂醛、季胺盐和非离子表面活性剂的低毒缓蚀剂配方用于工业清洗过程.糠醛是一种混合控制型植物缓蚀剂,其单独使用时缓蚀效果并不理想,第14卷第5期2002年9月 腐蚀科学与防护技术CORR OSION SCIENCE AN D PR OTECTION TECHN OLOG Y Vol 114No 15Sep 12002但与六次甲基四胺复配后,缓蚀性能大为改善[7].香草醛是香草属香料中的关键组分,其分子中含有芳环、羰基、甲氧基和羟基多个吸附中心,对HCl溶液中金属Al的腐蚀具有明显的阻抑作用[8].有机胺类化合物是缓蚀剂中应用最多的一类物质.脂肪胺、芳香胺、一元胺、二元胺或聚胺及它们的盐均被广泛应用于金属的缓蚀领域.开发环境友好的胺类缓蚀剂必须引入新的低毒性的有机胺化合物来替代有毒的胺化合物及其盐的应用.例如以更多的长链脂肪胺、聚胺来替代和减少芳香胺的应用.聚胺及其衍生物主要用在石油工业中,由聚胺制成的酰胺、咪唑啉及聚酰胺等化合物作为低毒性的缓蚀剂被广泛用于抑制金属的腐蚀[9].G.Schmitt等[10]最近提出将聚琥珀酰亚胺、乳糖酸等的衍生物作为抑制在高酸性(4MPa H2S)盐水和盐水烃类介质中碳钢腐蚀的环境友好缓蚀剂,这种类型的缓蚀剂可以满足目前海上油气开发用缓蚀剂高生物降解性、对海洋生物低毒和不在沉积物中富集的环境要求.目前研究开发的羧酸类环境友好缓蚀剂多数为脂肪族取代羧酸,主要应用于中性水介质.酰基肌氨酸合成原料易得,无毒性,易被生物降解,不会造成环境污染,且p H适用范围很宽(6～11),很有发展前途[11].其缓蚀机理主要是通过与金属离子螯合,形成单分子层的螯合被膜吸附于金属表面,同时分子中疏水性的长链烃基可定向排列于金属表面,使金属得到保护.S-羧乙基硫代琥珀酸(CESTA)是近年来为满足环境保护的要求而出现的新型非磷缓蚀剂[12].它溶于水、生物降解性好、低毒、在较宽p H 范围内均具有缓蚀和阻垢等特性.目前已由日本M TS公司投产,应用前景良好.氨基酸是分子中兼具有碱性氨基和酸性羧基的两性化合物,其不但可以通过蛋白质水解制得,而且在自然环境中能够全部分解,因而在80年代后成为备受关注的绿色环保型缓蚀剂.V.Hluchan等[13]在研究了22种氨基酸对1mol/L HCl介质中Fe的缓蚀作用后认为氨基酸的缓蚀性能和其分子结构密切相关,一般的规律是缓蚀效率随着分子中碳氢链长度和氨基数目的增加而增大;J.Telegdi[14]的研究也证实了这点.氨基酸作为缓蚀剂其性能不但取决于自身的分子结构,而且也受到介质环境等条件的影响[15].在氨基酸缓蚀剂中值得一提的是天冬氨酸,以其为原料通过热缩聚过程可以制造出聚天冬氨酸(PASP).它是受海洋生物代谢启发而研制的一种生物高分子,可用于解决油田生产过程中的CO2腐蚀问题[16],它对环境没有毒性,而且能全部生物降解成无毒性的化学品,其生物可降解性以微生物降解后释放出的CO2的量不低于参比的葡萄糖[17].氨基酸作为无毒的环保型缓蚀剂具有广谱的适用性,除了对碳钢具有良好的缓蚀性能外,亦可抑制有色金属中Al[18],Co[19],Ni[20],Cu[21]等的腐蚀,同时对防止金属的局部腐蚀也有较好的效果[22].在氨基酸的缓蚀机理研究方面,黎新等[23]采用AM1量子化学方法分析了甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸和亮氨酸对Al在0.5mol/L的HCl溶液中缓蚀作用证实:氨基酸分子的最低空轨道能级E LUMO与缓蚀效率(η)之间有较好的相关性,其关系为η=-49.6379-18.5590E LUMO.质子化的氨基酸是以氨基靠近Al-界面,通过化学吸附且以基本直立的方式吸附于金属界面而起缓蚀作用.N.Hackerman[24]指出,对于相同系列的有机缓蚀剂,根据其分子中杂原子的不同,缓蚀效率一般遵循如下的变化规律,即:P>Se>S>N>O,因此通过分子设计有目的合成出具有特殊结构和低毒性的杂环化合物就有可能获得高效的环境友好缓蚀剂. M.A.Quraishi等人[25,26]通过含有不同取代基的三唑化合物和芳醛进行缩合,合成出一系列三唑衍生物缓蚀剂.由于在这些缓蚀剂分子结构中包含有三个氮原子的三唑环、巯基和甲亚胺基等多个活性吸附中心,因而表现出优异的缓蚀性能.腐蚀实验表明,这些化合物对于(105±2)℃的15%HCl溶液中Fe的缓蚀作用都接近或超过相同浓度的丙炔醇.较之毒性高、价格昂贵的丙炔醇而言,这一系列的三唑衍生物具有低毒、价格适中、酸化作业中不产生有毒蒸汽的特点,有望替代丙炔醇成为油井高温酸化作业用缓蚀剂的主剂.F.Bentiss[27]设计合成了一种分子中含有两个噻吩基结构单元的三唑衍生物.上述化合物不仅可以有效抑制碳钢在1mol/L HCl和015mol/L H2SO4介质中的腐蚀,而且生物实验显示其对细胞不具有毒性.还有许多有机聚合物也被用来作为环境友好缓蚀剂使用.这是因为聚合物的毒性较其单体为低,而且吸附成膜性比其单体好,在金属表面又有较大的覆盖面积.如在研究聚苯并咪唑、苯并三唑和苯并咪唑对Cu的缓蚀作用时发现,180℃下苯并咪唑和苯并三唑处理过的Cu片的SERS图上480cm-1～630cm-1区域内出现宽而且强的氧化物峰,而聚苯并咪唑处理的Cu片SERS图上在此区域仅能够观察到弱的氧化物峰,这表明高温下化学吸附的聚苯并咪唑比苯并三唑和苯并咪唑具有更好的抗腐蚀性[28].聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙二胺(PEI)是672腐蚀科学与防护技术第14卷2mol/L H2SO4溶液中Cu的有效缓蚀剂,其中PVP 通过氧原子而PEI通过氮原子在Cu表面进行吸附[29].PVP等高分子聚合物亦可以作为H3PO4溶液中低碳钢的缓蚀剂[30].Muralidharan[31]通过二胺、三胺和苯醌的均聚反应,合成多胺基苯醌聚合物(PAQ).PAQ可溶解于酸性水溶液中,由于分子中的富电子和N原子上的孤对电子能够同时与金属轨道作用,并且随着时间的增加又可形成致密的保护膜,因此表现出良好的缓蚀性能.El-Sayed.A[32]考察了各种不同的高分子聚合物对Fe在酸溶液中的缓蚀效果后发现,果胶(P)、羧甲基纤维素(CMC)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸钠(NaPA)等高分子聚合物在不同的酸溶液中缓蚀效果有明显的差异.Sekine[33]在调查了各种阴离子和阳离子聚合物在循环冷却水中对碳钢的缓蚀作用后认为:阴离子聚合物的缓蚀效果比阳离子聚合物好;阴离子聚合物的缓蚀能力和其数均分子量 M n有关,数均分子量在103数量级上具有最佳的缓蚀能力.有机聚合物缓蚀剂不仅用于液相系统中金属的腐蚀与防护,而且也可以用于涂覆金属表面的涂料和有机涂层中[34,35]以及作为碱性Zn-Mn电池中的有机代汞缓蚀剂[36].虽然这些高分子聚合物的缓蚀能力各有差异,但其共同点是毒性低,对生态环境不会造成不良的影响.由于聚合物结构的多样性和复杂性,有机聚合物分子的空间取向、聚合度、共聚体特性等因素和其缓蚀能力之间的关系目前尚未得到完全意义上的阐明,但是一般认为有机聚合物用作缓蚀剂的前提是[31]:(1)它们是聚合的或能够在金属表面原位聚合,(2)能够在金属表面形成单层或多层的无缺陷致密阻障膜,(3)为在表面金属原子和被吸附物质间形成共价键,给体轨道和受体轨道的能量和对称性应当匹配.有机合成技术的进步拓宽了聚合物在腐蚀防护领域中的应用,近年来分子中含有多个活性基团的低聚型缓蚀剂的研究引起了人们的重视.低聚物不同于高聚物,它有一定的溶解挥发能力,在金属表面又有较大的覆盖面积,并且有可能通过有目的的设计裁剪使其分子中各种活性基团之间具有协同作用而使缓蚀效果显著提高.高立新等[37]利用Mannich 胺甲基化反应,通过一个亚甲基将吗啉分子和其他种类的胺分子连接,合成出含吗啉单元的多元胺型环境友好气相缓蚀剂,其分子结构中含有多个活性胺单元,对黑色金属具有很好的缓蚀作用,可以取代目前毒性较大的亚硝酸二环己胺气相缓蚀剂.112无机缓蚀剂无机缓蚀剂的种类相对于有机缓蚀剂少,而且要求比较高的浓度才能有效工作.与有机缓蚀剂的作用机理不同,无机缓蚀剂一般是通过氧化金属表面而生成钝化氧化物膜或者在金属表面阴极区形成沉淀膜来抑制腐蚀反应的进行.铬酸盐由于对黑色金属突出的缓蚀效果而曾被广泛采用,但是随着对环境保护的要求越来越强,而使铬酸盐(Cr6+的排放标准为0.05mg/L)等的应用受到限制,甚至在密闭系统也很少应用.80年代以来,无机缓蚀剂的研究侧重于寻求对生态环境无污染的无机化合物来消除对环境有害的化合物的应用.钼酸盐、钨酸盐和稀土化合物是近期开发应用的环境友好无机缓蚀剂.钼酸盐用于缓蚀剂无毒,可以替代铬酸盐添加在冷却系统、汽车防冻系统以及金属切削系统.钼酸盐属于阳极钝化型缓蚀剂,但价格较贵,药剂用量大,因此开发钼酸盐复合配方有助于减少钼酸盐的使用量、降低处理费用和提高缓蚀效率[38].除了钼酸盐,钨酸盐缓蚀剂也常用于中性水系统.钨酸盐不仅化学性能稳定,不易水解,适应于高浓缩倍数运行,而且属于低毒物质,具有环境优势.V S G ireesh[39]从钨酸盐缓蚀剂的早期发展、缓蚀机理、应用介质、协同缓蚀作用、未来研究趋势等方面对其做了综合的评价.含钼、钨的杂多化合物由于和金属具有较强的配位能力也被用作钢铁的缓蚀剂[40].稀土元素是指化学元素周期表中的15个La系元素以及性质与其相近的Sc和Y.80年代中期,Hinton等首先发现在NaCl溶液中添加极低浓度含Ce的氯化物(CeCl3)就可以大大降低浸泡的Al合金的腐蚀速度,这一结果引起人们的重视,因为稀土元素无毒,对环境无污染,是替代铬酸盐缓蚀剂的重要候选材料之一[41].M.Bethencourt[42]从La系化合物对Al 合金的缓蚀作用、缓蚀机理、Al合金表面La系化合物转化涂层等方面做了详尽的评述后认为,La系化合物满足作为环境友好缓蚀剂的基本要求-低毒性和可接受的缓蚀能力.虽然稀土缓蚀剂的应用工艺得到较大的发展,但是在稀土缓蚀剂的缓蚀机理研究方面相对滞后,对许多问题尚存争议.稀土缓蚀剂目前存在的问题主要是成本较高,应用工艺复杂,处理时间长,距实际工程化应用有一定差距.2环境友好缓蚀剂的制备与应用广义上讲,作为环境友好缓蚀剂不仅要求其最终的产品对环境无毒、无害,而且在缓蚀剂的合成制备及使用过程中也应该尽可能减小对环境的影响并降低生产成本,这里面包括合成原料的选择、工艺条件的优化以及使用过程中采用复配增效技术.在缓蚀剂的原料选择上,应尽可能选择价廉低7725期王慧龙等:环境友好缓蚀剂的研究进展 毒的材料或利用医药、化工、食品等工业副产物为原料合成制备缓蚀剂,如采用环己烷液相氧化制环己酮后产生的皂化废碱液为原料可以合成酸性黑油咪唑啉水处理缓蚀剂[43],通过水解油菜籽粕制取酸洗缓蚀剂[44].直接从天然产物中提取具有缓蚀能力的有效组分或对其进行改性处理也是合成制备环保型缓蚀剂的重要途径之一.许多天然动植物产品都可以用来提取缓蚀剂组分,这样不仅满足了环境保护的要求,同时也变废为宝,实现了资源的充分利用.有时单纯的天然产品提取物不能充分满足材料腐蚀防护的要求,人们常对其进行一定的改性处理,以便生产制备高(长)效环境友好缓蚀剂[45].在缓蚀剂的发展历程中,天然产物及制品曾作为最早的有机缓蚀剂得到应用,其后经历了大规模的人工合成阶段,现在缓蚀剂的开发又回复到天然制品,这一过程绝不是简单地重复,而是一种螺旋式的上升,包含了更加丰富和深刻的内容,体现了否定之否定规律和人们对缓蚀剂科学更为深入的认识.在缓蚀剂的生产制备上,应该尽可能优化工艺条件,改进合成路线,减少对环境危害性大的工业副产物,提高产品的收率和质量.苯并三唑(B TA )是Cu 及Cu 合金等有色金属的特效缓蚀剂,它的传统生产工艺路线如下:这个路线不但产率低,副产大量铁泥严重污染环境,而且邻苯二胺毒性很大,环合反应要消耗大量的醋酸,反应过程产生带有色基的邻苯二胺副产物和酸化焦油,使得最终的产品精制困难.最近日本开发成功以邻硝基苯肼合成苯并三唑的新工艺[46],该工艺简化了反应步骤,使产品的收率和质量得到保证,而且生产过程中对环境造成的危害小.膦酸基羟乙酸(HPA )是90年代初开发的具有缓蚀效果高、低毒、无结垢特性的新型低膦系列有机膦羧酸型水处理剂,但是膦酸基羟乙酸合成路线复杂,反应条件苛刻,并且反应过程中涉及到剧毒的氰化物,极易造成环境污染.而最新报道的合成路线以二烷基亚磷酸酯和乙醛酸为原料,经一步反应得到膦酸基羟乙酸,产率可达70%左右,反应条件温和,生产操作易控、无毒,对环境没有污染[47].根据金属腐蚀体系的特征,在缓蚀剂的使用过程中采用复配增效技术,可以充分发挥各种成分的协同作用,降低对环境危害大的缓蚀剂的使用量,提高缓蚀剂的缓蚀效率.锌盐是循环冷却水系统缓蚀剂的一种重要组分,但是在水中过量排放会造成环境的重金属离子富集.为减少冷却水系统中Zn 2+的排放量,Farroqi 等[48]通过环境友好的抗坏血酸与水质稳定剂DQ -2000(胺基三甲基膦酸)和DQ -2010(1-羟乙基-1,1-二膦酸)复配使用,极大降低了Zn 2+的排放量.可见,缓蚀剂复配增效技术的研究开发无疑具有重要的经济和环境意义.3环境友好缓蚀剂的分子设计缓蚀剂通常是一些结构经特别设计的化合物.选择合适的缓蚀系统不仅依赖于缓蚀剂本身的结构这一内因,而且也依赖于缓蚀剂使用的环境、金属的表面状态以及操作的条件等外部因素.在这些因素里,缓蚀剂的结构常是决定缓蚀效果好坏的先导条件,所以缓蚀剂的分子设计也是缓蚀理论的发展方向.长期以来,缓蚀剂的设计主要是依靠实验和经验的方法而缺少必要的理论指导,但是近年来理论研究的进展为缓蚀剂的设计工作提供了方向,从而使得研究缓蚀剂的QSAR 关系并根据其制备合成环境友好缓蚀剂成为可能.研究缓蚀剂的QSAR 关系主要是为了建立所研究的缓蚀剂的性质(活性)和描述参数即独立变量的数学关系[49],这些描述参数是一些从实验或者物质分子结构上所获得的物理化学特性信息,如分子量、密度、生成能、分子表面积、分子连接指数、物质在非极性溶剂中的相对溶解度等.运用QSAR 关系进行缓蚀剂的分子设计,其遵循的基本思路是从分子结构理论出发,按照有机化合物分子结构特点加以分类、组合,运用不同的方法和手段找出缓蚀剂的性能和其物化参数之间的关系,并以此为指导预测、开发、研究新的缓蚀剂.对于建立缓蚀剂的缓蚀性能和其物化参数的关系,文献中公布的方法有Pearson 软硬酸碱理论[50]、线性自由能关系(L FER )或Hammett 方程[51]、自由Wilson 关系[52]、量子化学方法[53]、灰色聚类分析[54]、神经网络复杂建模[55].但是选择设计环境友好缓蚀剂不但要考虑缓蚀效果,还必须兼顾其生物活性以及通用性.生物活性常用LC50值即有机物对实验生物的半数致死浓度来衡量.根据这些原则,Singh [56]提出通过化学计算设计环境友好缓蚀剂时,首先确定用作缓蚀剂的有机分子的结构特征,然后运用QSAR 关系模型进行筛选.对于LC 50预测值大于50mg/L 和缓蚀效率预测值大于75%的有机分子,进一步通过实验测定其缓蚀性能和LC 50值并进一步和模型预测数据相比较.利用QSAR 模型可以为环境友好缓蚀剂的设计提供具有科学性及适用性的方法,但是其不足之处是需要大量的化合物或样本数,同时872腐蚀科学与防护技术第14卷由于受到的制约因素较多,有时难于反映客观实际.4问题与挑战绿色化学技术的环境友好缓蚀剂的应用开发在近十几年来取得了不少有价值的成果,但是仍面临着一些亟待解决的问题:(1)用量较大,成本偏高.较之目前工业中正在使用的缓蚀剂,许多已开发的环境友好缓蚀剂需要较大的剂量才能够达到生产上要求的缓蚀效果,这就在无形中提高了生产处理成本,从而降低了产品的竞争力;(2)理论不完善.虽然环境友好缓蚀剂从分子设计、合成路线与工艺、复配增效、应用性能等方面都取得了较大发展,但是其理论进展仍远滞后于实践,对于不少缓蚀剂的缓蚀机理尚存争议;(3)评价标准不统一.环境友好缓蚀剂是一个综合的概念,对其评价应该包括从缓蚀性能、原料选择、生产合成、实际应用到废弃回收等全部系统指标,但是目前进行的工作往往只是针对其中的某个(些)方面.我们课题组较早开始关注环境友好缓蚀剂的研究[57～59],目前正在针对上述存在的问题开展一些相关的基础性研究.参考文献:〔1〕Dillon C P.Corrosion in the chemical process.New Y ork:MC2 Graw-Hall,1987.1〔2〕郑家焱木.材料保护,2000,33(5):11〔3〕郭稚弧.缓蚀剂及其应用.武汉:华中工学院出版社,1987.77〔4〕Growcock F B,Lopp V R.Corrosion,1988,44(4):248〔5〕Growcock F B,Frenier W W.J.Electrochem.Soc.,1988,135(4):817〔6〕Frenier W W.Materials Performance,1997,36(2):63〔7〕刘峥.材料保护,2001,34(4):8〔8〕El-Etre A Y.Corrosion Science,2001,43(6):1031〔9〕Diana Darling,Ram Rakshpal.Materials Performance,1998, 37(2):42〔10〕Schmitt G,Saleh A O.Materials 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钢筋绿色缓蚀剂苯磺酸及其衍生物信息理论筛选
钢筋绿色缓蚀剂苯磺酸及其衍生物信息理论筛选1. 引言1.1 研究背景钢筋是建筑中常用的一种材料，而钢筋的腐蚀是一个严重的问题。
随着经济的发展和城市建设的加速推进，钢筋腐蚀问题的影响也越来越大。
为了延长钢筋的使用寿命，降低维护成本，研究人员开始寻找一种有效的缓蚀剂来保护钢筋。
钢筋绿色缓蚀剂苯磺酸及其衍生物成为研究的焦点之一。
1.2 研究目的针对目前钢筋保护领域存在的环境污染和耐久性不足等问题，本研究旨在探讨钢筋绿色缓蚀剂苯磺酸及其衍生物在钢筋保护中的应用潜力。
具体研究目的包括以下几点：1. 探究缓蚀剂的理论基础，深入了解钢结构腐蚀的机理，为绿色缓蚀剂的设计和应用提供科学依据。
2. 系统性研究钢筋绿色缓蚀剂苯磺酸的类别及其在腐蚀保护中的具体作用机制，为选择合适的缓蚀剂提供参考。
3. 建立苯磺酸及其衍生物的理论筛选方法，通过实验验证其缓蚀效果，为实际应用提供可靠的理论支持。
4. 分析钢筋绿色缓蚀剂苯磺酸在实际应用中的效果，评估其在钢筋保护中的实际应用价值。
通过以上研究目的的实现，旨在为推动钢筋保护领域的绿色化和可持续发展提供新的技术支持和理论指导。
1.3 研究意义通过对钢筋绿色缓蚀剂苯磺酸及其衍生物的理论筛选方法进行研究，可以有效地提高钢筋材料的抗腐蚀性能，延长结构的使用寿命，减少维护成本和环境污染。
钢筋绿色缓蚀剂的研究还可以促进我国建筑材料的绿色化转型，推动钢筋保护技术的创新和发展。
深入探究钢筋绿色缓蚀剂苯磺酸及其衍生物在钢筋保护中的应用，对于提高建筑结构的耐久性、减少维护工作、保护环境和促进绿色建筑发展具有重要的意义。
【研究意义】的探讨将为相关领域的学术研究和工程实践提供重要的理论参考和实践指导。
2. 正文2.1 缓蚀剂的定义缓蚀剂是一种能够延缓或者抑制金属表面腐蚀过程的化学物质。
在工业生产中，金属部件经常暴露在恶劣的环境中，容易与各种化学物质发生反应而发生腐蚀。
使用缓蚀剂可以有效地保护金属表面，延长金属部件的使用寿命。
缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向
缓蚀剂的作用原理、研究现状及发展方向1 缓蚀剂概述在美国材料与实验协会《关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义》中，缓蚀剂是“一种以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物”。
缓浊剂是具有抑制金属锈蚀性质的一类无机物质和有机物质的总称。
某些有机物质，被有效地吸附在金属的表面上，从而明显地影响表面的电化学行为。
其作用机理有抑制表面的阳极反应和抑制阴极反应两种，结果都是使腐蚀电流降低。
缓蚀剂的作用不仅如此，它作为金属的溶解抑制剂还有许多实用价值。
如用在化学研磨、电解研磨、电镀和电解冶炼中的阳极解、刻蚀等。
总之，在同时发生金属溶解的工业方面，或县为了抑制过度溶解或是为了防止局部浸蚀使之均匀溶解。
缓蚀剂都起着重要的作用。
另外，电镀中的整平剂，从其本来的定义备不属于缓蚀剂的畴；但是，其作用机理(吸附)和缓蚀剂的机理类似。
具有整平作用的物质，同时有效地作为该金属的缓蚀剂的情况也是常的。
下图给出了有无缓蚀剂的不同效果：图1 缓蚀剂的效果2 不同类型的缓蚀剂及其作用原理2.1 阳极型缓蚀剂及其作用原理阳极型缓蚀剂也称阳极抑制型缓蚀剂，主要是抑制阳极过程而使腐蚀速度减缓。
如中性介质中的亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸钠等，它们能增加阳极极化，从而使腐蚀电位正移。
通常是缓蚀剂的阴离子移向金属阳极使金属钝化。
该类缓蚀剂属于“危险型”缓蚀剂，用量不足会加快腐蚀。
作用过程：（a）具有强氧化作用的缓蚀剂，使金属钝化（亚硝酸钠，高铬酸等）；（b）具有阴极去极化性的钝化剂，在阴极被还原，加大阴极电流，使体系的氧化还原电位向正方移动，超过钝化电位，而使腐蚀电流达到很低的值。
（亚硝酸盐、硝酸盐与高价金属盐属于此类；铬酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐等在酸性溶液中也属于此类。
）图2 阳极型缓蚀剂作用原理2.2 阴极型缓蚀剂及其作用原理阴极型缓蚀剂也称阴极型抑制，其主要包括：酸式碳酸钙、聚磷酸盐、硫酸锌、砷离子、锑离子等，能使阴极过程减慢，增大酸性溶液中氢析出的过电位，使腐蚀电位向负移动。
绿色环保型缓蚀剂的研究现状
绿色环保型缓蚀剂的研究现状
汉继程;缪磊;闫言;刘博;徐慧;赵起锋
【期刊名称】《涂层与防护》
【年(卷),期】2024(45)4
【摘要】缓蚀剂为石油、石化、电力等行业减轻或避免金属腐蚀带来的损失发挥了重要作用。
随着环保意识的不断增强和社会可持续发展的要求,缓蚀剂在研发、生产、使用过程中也逐步向绿色、低碳转型,在追求更高的缓蚀效率的同时,对其安全性和环保性也提出了更高的要求。
本研究结合国内外缓蚀剂的研究与应用情况,从天然原料的提取、低毒的同系物或衍生物合成、副产品的利用以及碳基纳米等新型材料的开发等方面,对绿色环保型缓蚀剂的研究开发途径进行了总结。
【总页数】7页(P58-64)
【作者】汉继程;缪磊;闫言;刘博;徐慧;赵起锋
【作者单位】海洋石油工业腐蚀防护重点实验室;中海油常州涂料化工研究有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ630
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绿色缓蚀剂的研究现状及举例
总结国内外缓蚀剂的发展不难发现，虽然各种介质中缓蚀剂的研究成果层出不穷，但其在实际运用中却不够完善和成熟。
尤其是绿色环保型缓蚀剂研究仍处于实验探索阶段，在该领域仍需要在提高缓蚀作用效果、机理研究和低成本低污染等方面做得更深入的研究。
我国近10年对各类缓蚀剂的研究和应用发展很快，部分产品性能达到国际领先水平，
但总体水平与国外还有很大差距。
研究人员认为今后应着重从以下几个方面探索绿色缓蚀剂的发展：
1从天然植物、海产植物中，提取、分离、加工新型绿色缓蚀剂有效成分的方法。
2利用医药、食品、工农业副产品提取有效缓蚀剂组成，并进行复配或改性处理，开发新型绿色缓蚀剂。
3运用量子化学理论、灰色关联分析、人工神经网络方法等科学技术合成高效低毒多功能新工艺型绿色缓蚀剂和低聚体新型绿色缓蚀剂。
4对钼酸盐、钨酸盐、稀土元素金属等无机缓蚀剂深入进行研究，研制出新型高效绿色缓蚀剂。
5利用先进的分析测试仪器和新的研究方法，研究缓蚀剂的作用机理及协同作用机理，指导新型绿色缓蚀剂的开发。
以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓材料的化学物质或复合物.
（1）根据产品化学成分，可分为无机缓蚀剂、有机缓蚀剂、聚合物类缓蚀剂。
①无机缓蚀剂无机缓蚀剂主要包括铬酸盐、亚硝酸盐、硅酸盐、钼酸盐、钨酸盐、聚磷酸盐、锌盐等。
②有机缓蚀剂有机缓蚀剂主要包括膦酸（盐）、膦羧酸、琉基苯并噻唑、苯并三唑、磺化木质素等一些含氮氧化合物的杂环化合物。
③聚合物类缓蚀剂聚合物类缓蚀剂只要包括聚乙烯类，POCA，聚天冬氨酸等一些低聚物的高分子化学物。
（2）根据缓蚀剂对电化学腐蚀的控制部位分类，分为阳极型缓蚀剂，阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂。
①阳极型缓蚀剂阳极型缓蚀剂多为无机强氧化剂，如铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、亚硝酸盐、硼酸盐等。
它们的作用是在金属表面阳极区与金属离子作用，生成氧化物或氢氧化物氧化膜覆盖在阳极上形成保护膜。
这样就抑制了金属向水中溶解。
阳极反应被控制，阳极被钝化。
硅酸盐也可归到此类，它也是通过抑制腐蚀反应的阳极过程来达到缓蚀目的的。
阳极型缓蚀剂要求有较高的浓度，以使全部阳极都被钝化，一旦剂量不足，将在未被钝化的。