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《中国海洋大学》 2012年
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含氮杂环类化合物及其自组装膜对铜在海水中缓蚀机理的研究

曹琨  
【摘要】:缓蚀剂在金属防腐蚀保护工作中占有重要的地位,在国民经济建设中发挥着越来越重要的作用。从目前热力设备防腐、石油开采及其他领域防腐情况来看,缓蚀剂的使用是阻止或延缓金属发生锈蚀一种行之有效、经济效益显著的技术手段。虽然目前缓蚀剂从分子设计、合成路线与工艺、复配协同性、应用性能等方面都取得了较大的发展,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,因此运用各种方法、手段研究缓蚀剂的缓蚀机理,发展和完善缓蚀剂理论,成为目前缓蚀剂研究领域的热门课题。 本文筛选、合成了两大类共6种新型含氮杂环化合物作为缓蚀剂,运用失重实验、电化学实验、量子化学计算、分子动力学模拟及扫描电镜等实验多种手段和方法测试了所选化合物在海水溶液中对铜的缓蚀性能,分析了它们对铜的缓蚀机理,从理论上探讨了缓蚀剂分子与金属表面的作用方式,归纳总结了分子结构、腐蚀粒子与缓蚀剂吸附膜相互作用与缓蚀效果之间的关系。为了拓展缓蚀剂的应用范围,利用缓蚀剂的吸附成膜特性,将缓蚀剂作为成膜分子,开发自组装体系,将缓蚀剂分子自组装到铜基材的表面,形成一层牢固、致密、排列有序的自组装膜,并通过电化学方法、原子力显微镜、拉曼光谱以及接触角测定仪对自组装膜的疏水性能及防蚀性能进行表征。 本文中涉及的两类新型杂环化合物为:噻二唑类化合物和三氮唑类化合物,研究的主要结果如下: 失重、电化学及扫描电镜实验结果表明,噻二唑类化合物和三氮唑类化合物对铜有较好的缓蚀效果和较高的缓蚀效率。实验结果表明三氮唑化合物和噻二唑化合物在100mg/L时对铜的缓蚀效率达到95%以上。结合实验现象及量子化学计算结果,推断了其吸附特点,证明噻二唑类缓蚀剂与三氮唑类缓蚀剂均符合Langmuir吸附等温模型,缓蚀剂分子的吸附机理为物理吸附和化学吸附共同作用,且化学吸附占主导。 通过分子动力学模拟三种腐蚀性粒子在缓蚀剂吸附膜间的扩散迁移作用研究缓蚀剂的缓蚀机理发现,自由体积、腐蚀性粒子与缓蚀剂分子的相互作用以及缓蚀剂分子的自扩散系数是影响离子扩散的主要因素;同种缓蚀剂膜对正负离子(H_3O~+、Cl~-)的迁移比对H_2O分子具有更强的抑制能力。 将铜基材表面用合成的2-巯基-5-苯基-1,3,4-噻二唑(MPT)、2-巯基-5-苯甲基-1,2,4-三氮唑(MBT)进行修饰,考察了组装时间,化合物浓度,超声波振荡、取代基官能团亲水性对修饰后铜的抗腐蚀性能的影响。在此基础上,研究了MPT和MBT在铜表面的成膜机理。结果表明,MPT和MBT在铜表面形成针状和球状自组装膜,使铜表面的接触角由72°上升到100°左右,达到了疏水性的要求。通过电化学测试发现,当成膜分子浓度大于3×10~(-3)M或组装时间大于2h,自组装膜将变得更加致密,粒子在缓蚀剂吸附膜间的相互扩散迁移效应逐渐消失;在组装过程中外加超声波能够在保持自组装膜足够的缓蚀性能的前提下,大大缩短组装时间。 为了提高自组装膜层的质量和稳定性,将硅烷偶联剂与MPT、MBT对铜进行复合成膜。利用电化学阻抗谱和极化曲线研究了丙基三甲氧基硅烷(PTMS)的水解溶剂,水解时间,溶液浓度,水解pH等对硅烷膜的防蚀性能,并将PTMS分别与MPT、MBT在铜表面形成复合组装膜,实验结果表明,PTMS在铜表面可能形成了三维网状结构,氮杂环化合物添加在其中,使复合组装膜的致密性提高,质量更稳定,可以起到优异的抑制腐蚀进程的作用。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TG174.42

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄丽娟;杨朝晖;王佳;;含盐体系中有机铜缓蚀剂的研究进展[J];材料开发与应用;2008年03期
2 张景玲;张新玲;周海晖;刘高琴;旷亚非;;苯并三氮唑及其衍生物对铜的协同缓蚀效应[J];电镀与涂饰;2011年11期
3 雍止一;刘娅莉;李智;;咪唑啉自组装单分子膜在镁合金AZ91D表面的防腐蚀研究[J];腐蚀科学与防护技术;2006年02期
4 全贞兰;张冬梅;侯万国;;天冬氨酸插层ZnAl双金属氢氧化物的制备及其对铜的缓蚀性能研究[J];腐蚀科学与防护技术;2011年02期
5 崔晓莉,江志裕;自组装膜技术在金属防腐蚀中的应用研究[J];腐蚀与防护;2001年08期
6 董泉玉,张强,李自托,杨从贵,程怡,王学涛,王巍,孙桐檀;羧酸类铜缓蚀剂与苯并三氮唑在海水中协同效应的研究[J];腐蚀与防护;2004年10期
7 张曙光;陈瑜;王风云;;苯并三氮唑及其羧酸酯衍生物对铜缓蚀机理的分子动力学模拟研究[J];化学学报;2007年20期
8 万宗跃;张利;印仁和;徐群杰;陈浩;朱律均;周国定;;3-氨基-1,2,4-三氮唑自组装膜对Cu-Ni合金缓蚀作用及吸附机理研究[J];金属学报;2008年02期
9 刘丹,张晓彤,桂建舟,孙兆林;分子模拟在分子筛催化研究中的应用[J];石油化工高等学校学报;2004年03期
10 张大全,高立新,周国定,陆柱;苯并三唑和8-羟基喹啉对铜的缓蚀协同作用[J];物理化学学报;2002年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 郭文娟;铜、铁表面组装磷酸酯类缓蚀功能分子膜实验技术的研究[D];山东大学;2007年
2 王鹏;铜质币腐蚀变色机理及抗变色工艺研究[D];大连理工大学;2009年
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1 王雪明;硅烷偶联剂在金属预处理及有机涂层中的应用研究[D];山东大学;2005年
2 朱丽琴;席夫碱基咪唑啉和噻二唑衍生物对钢在盐酸介质中和铜在碳酸氢钠介质中缓蚀性能的研究[D];新疆大学;2006年
3 翟宏艳;铜表面自组装单分子膜的分子模拟研究[D];山东大学;2006年
4 黄丽娟;海水介质绿色铜缓蚀剂性能与机理的研究[D];中国海洋大学;2008年
5 朱海英;铜和碳钢的表面修饰及其在海水中缓蚀性能的研究[D];中国海洋大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马祥梅;秦基楼;;多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)的合成与应用研究进展[J];安徽化工;2009年01期
2 赵杰;贺胜民;赵积红;;电子防腐在太阳能热水器中的应用设计[J];阳光能源;2009年05期
3 汤奇恒;王自强;张永伟;;A NEW N-BODY POTENTIAL AND ITS APPLICATION[J];Acta Mechanica Sinica;1996年04期
4 朱海;;分子自组装技术及其在表面改性中的应用[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2011年01期
5 邓宗才;张鹏飞;阚德新;薛会青;李建辉;;已腐蚀钢筋混凝土梁的疲劳特性[J];北京工业大学学报;2008年06期
6 张其勇;黄燕滨;巴国召;时小军;;武器装备腐蚀控制再制造工程的探讨[J];中国表面工程;2006年S1期
7 陈文明;曾为民;马玉录;;硅烷膜在化学镀镍磷合金镀层上的封闭性能研究[J];表面技术;2008年03期
8 应柳枝;许丽梅;张晓明;袁先德;;水性无机富锌涂料的防腐性能研究[J];表面技术;2009年06期
9 冯军;杨丽霞;张文广;顾涛;林伟伟;;乙烯基三乙氧基硅烷(VS)水解关键工艺[J];表面技术;2009年06期
10 龚利华;朱玉巧;程东亮;;镀锌钢板表面有机硅烷钝化膜的耐蚀性研究[J];表面技术;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 苏少燕;吴国华;;部分金属镀层材料在西沙海洋大气环境中的腐蚀过程浅析[A];2002电子产品防护技术研讨会论文集[C];2002年
2 吴志勇;李雪源;赵黎宁;杨文茂;;钛合金与铝合金及铝合金转化膜的电偶腐蚀研究[A];第九届全国转化膜及表面精饰学术年会论文集[C];2012年
3 朱丽丽;黄碧纯;叶代启;;NH_3和NO在MnO(111)表面的吸附行为[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
4 刘玉欣;吕耀辉;张纾;魏世丞;孟声;;几种成膜物乳液的性能对比研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
5 张艳;张霁菁;王印培;;某海水泵叶片断裂失效分析[A];2007年全国失效分析学术会议论文集[C];2007年
6 王丽娜;林海波;仪垂杰;;基于ZigBee的海洋腐蚀监控系统[A];2009年研究生学术交流会通信与信息技术论文集[C];2009年
7 陈志量;张业明;穆旻晧;方达经;林安;甘复兴;;浅谈海水对混凝土沉管隧道的腐蚀与防护[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集(一)[C];2008年
8 张三平;曾恩;周学杰;安江峰;郑鹏华;;硅烷在金属表面处理中的应用及其研究进展[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集(二)[C];2008年
9 薛绍玲;薛中;;铜缓蚀剂的发展历程及应用研究现状[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集(二)[C];2008年
10 刘玉欣;张纾;吕耀辉;魏世丞;孟声;;硅丙乳液的合成及性能研究[A];高性能防腐蚀涂装及表面保护技术的应用与发展——第16届全国表面保护技术交流会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王洪芬;涉海抗菌耐蚀性TiO_2复合薄膜的制备及其性能研究[D];中国海洋大学;2010年
2 邹妍;海水中锈层覆盖碳钢的腐蚀电化学行为研究[D];中国海洋大学;2010年
3 刘倞;硅烷sol-gel薄膜及含硅烷的聚合物涂层的电沉积研究[D];浙江大学;2010年
4 李永海;基于溶胶—凝胶法的功能因子缓释技术研究及其在纺织品芳香保健功能整理中的应用[D];东华大学;2010年
5 戈成岳;聚苯胺应用复合方法及其防腐蚀性能研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年
6 王巍;几种金属在海水中阴极保护数值计算及瞬态激励影响研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年
7 张岩;含腐蚀损伤船体结构屈曲评估方法研究[D];大连理工大学;2011年
8 吴锋景;3C镁合金在模拟汗液中的腐蚀行为与防护技术研究[D];重庆大学;2011年
9 王文明;深海管道位姿测量系统的研制及相关理论研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
10 王双红;铝合金表面钛锆—有机膦酸盐复合膜的制备与性能[D];东北大学;2009年
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1 蒋颂波;航空用新型RTV-2有机硅胶黏剂的研制[D];南昌航空大学;2010年
2 贾红;氧化物半导体的湿化学法制备[D];浙江理工大学;2010年
3 梁秦秦;有机硅的结构与表面吸附性能的研究[D];浙江理工大学;2010年
4 刘浩宇;静水压力和交变压力对环氧涂层失效行为的影响[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 丛园;缝隙和静水压力环境对316L不锈钢腐蚀行为的影响[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 杨颖;腐蚀管道在复杂荷载作用下的数值仿真研究[D];大连理工大学;2010年
7 兰天丽;氢氟酸介质中锌缓蚀剂的研制[D];辽宁师范大学;2010年
8 梅其政;两种环境友好型酸洗缓蚀剂的复配和性能研究[D];长沙理工大学;2009年
9 陈艳;金属基体低表面能复合膜的制备及其耐蚀性能研究[D];中国海洋大学;2010年
10 王敏;阳极氧化法制备二氧化钛氧化膜耐海水腐蚀性能研究[D];中国海洋大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵永生,庞正智,李顺来;咪唑及其衍生物作为铜的盐酸酸洗缓蚀剂的量子化学研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2002年05期
2 沈建,庞正智,余鼎声,卢艳华,王磊;2-取代苯并咪唑在铜表面的成膜过程研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2004年04期
3 威姆,傅德生,傅原;硅烷偶联剂在金属上的应用[J];表面技术;1999年04期
4 张圣麟;酸洗除锈工艺的试验研究[J];表面技术;2002年04期
5 王洪军;陈洪龄;;N-烷基苯并三氮唑阳离子表面活性剂的合成及性能[J];日用化学工业;2007年03期
6 王佑民;;黄铜的氨氧化[J];材料保护;1965年04期
7 叶康民;;缓蚀剂的协同效应[J];材料保护;1990年Z1期
8 郭兴蓬;俞敦义;叶康民;;缓蚀剂研究中的电化学方法——某些问题与新方法[J];材料保护;1992年10期
9 于萍,罗运柏;改性噻二唑有机铜缓蚀剂性能的研究[J];材料保护;1997年10期
10 郑家燊,黄魁元;缓蚀剂科技发展历程的回顾与展望[J];材料保护;2000年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 白培万;碳钢的防腐与缓蚀性能研究[D];太原理工大学;2007年
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1 郭良生,黄霓裳,余兴增;钼酸钠-磷酸盐对碳钢的协同缓蚀作用机理[J];材料保护;2000年02期
2 张敬畅 ,曹维良;量子化学在缓蚀剂化学中的应用[J];北京化工大学学报(自然科学版);1986年01期
3 黎新,胡立新,颜肖慈,罗明道;脂肪族氨基酸对铝缓蚀机理的研究[J];材料保护;2000年05期
4 李燕,陆柱;钨酸盐对碳钢缓蚀机理的研究[J];精细化工;2000年09期
5 李燕,张关永,陆柱;除氧中性水中钨酸盐对碳钢的缓蚀机理研究[J];中国腐蚀与防护学报;2000年06期
6 王晨;宋存义;陈月芳;;低磷共聚物水处理剂对黄铜的缓蚀作用[J];腐蚀与防护;2006年07期
7 赵昀;熊蓉春;魏刚;;咪唑啉及其衍生物的缓蚀作用[J];现代化工;2006年S1期
8 张士博;王慧;李东胜;周海波;李敏;;咪唑啉季铵盐缓蚀剂的合成及应用研究[J];当代化工;2006年05期
9 郝玫,袁万钟;膜的离子选择性与钼酸钠-磷酸氢二钠体系的协同缓蚀机理[J];腐蚀科学与防护技术;1991年04期
10 朱治良,郑家;7801缓蚀剂在酸性介质中缓蚀机理的研究[J];华中理工大学学报;1995年05期
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1 刘光增;朱文彩;魏培海;;苯硫醇及其衍生物缓蚀机理的分子模拟研究[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
2 杨文忠;田丰;;稀土金属缓蚀剂的研究进展[A];2008中国水处理技术研讨会暨第28届年会论文集[C];2008年
3 晏晓敏;肖锦;胡勇有;;两性天然高分子改性水处理剂在HCl中的缓蚀性能研究[A];中国精细化工协会第一届水处理化学品行业年会论文集[C];2005年
4 张茜;陈振宇;郭兴蓬;;利用原子力显微镜和电化学方法研究十二胺在碳钢表面的吸附行为[A];2006年全国腐蚀电化学及测试方法学术会议论文集[C];2006年
5 范琅;;SE-902过钨酸盐在高氯高硬水中缓蚀阻垢的机理研究[A];水处理药剂研究及应用学术研讨会论文集[C];1995年
6 庞雪辉;谭福能;隋卫平;张洁;侯保荣;;壳聚糖在1 mol/L HCl中对碳钢腐蚀的缓蚀性能及机理研究[A];2010中西部地区无机化学化工学术研讨会论文集[C];2010年
7 韦萍洁;袁亚仙;徐敏敏;姚建林;顾仁敖;;N-甲基咪唑与2,2′-联吡啶在铜表面吸附的SERS研究[A];第十四届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2007年
8 宋巍;纪佳华;马晓铃;孙一平;朱璇;段国萍;陆玉婷;杨海峰;;植酸/AMT自组装混合层缓蚀性能的表面增强拉曼光谱和电化学交流阻抗研究[A];中国化学会第26届学术年会分析化学分会场论文集[C];2008年
9 高庆丰;张伟;付晋平;孔瑞芬;;有机预膜剂BC-604缓蚀机理的研究[A];2008中国水处理技术研讨会暨第28届年会论文集[C];2008年
10 张雪峰;齐丽英;李永红;;低频高梯度电磁场处理高炉冷却水试验研究[A];第十三届(2009年)冶金反应工程学会议论文集[C];2009年
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1 武汉市江夏区江南实业有限公司专家组;冷轧板带防护防锈包装技术[N];中国冶金报;2009年
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1 曹琨;含氮杂环类化合物及其自组装膜对铜在海水中缓蚀机理的研究[D];中国海洋大学;2012年
2 陈国浩;二氧化碳腐蚀体系缓蚀剂的缓蚀机理及缓蚀协同效应研究[D];北京化工大学;2012年
3 王彬;油气田用抑制CO_2腐蚀的咪唑啉类缓蚀剂的缓蚀行为研究[D];中国海洋大学;2011年
4 张军;咪唑啉类缓蚀剂缓蚀机理的理论研究[D];中国石油大学;2008年
5 吴锋景;3C镁合金在模拟汗液中的腐蚀行为与防护技术研究[D];重庆大学;2011年
6 马洪芳;钢、铁表面缓蚀功能膜的研究[D];山东大学;2006年
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9 屈钧娥;缓蚀剂界面行为与缓蚀机理的电化学及AFM研究[D];华中科技大学;2005年
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1 刘林法;1-(2-羟乙基)-2-烷基咪唑啉缓蚀剂缓蚀机理的理论研究[D];中国石油大学;2010年
2 李静;三唑类缓蚀剂缓蚀机理的理论研究[D];中国石油大学;2010年
3 于会华;咪唑啉磷酸酯类缓蚀剂的制备及其缓蚀性能研究[D];中国海洋大学;2010年
4 郭爱玲;α-氨基酸癸胺衍生物缓蚀性能的理论研究[D];中国石油大学;2011年
5 冷菁;新型离子液体的缓蚀性能研究[D];南京理工大学;2012年
6 杨群英;电化学方法评价缓蚀剂性能的可行性研究[D];西安石油大学;2010年
7 颜志斌;高含H_2S/CO_2条件缓蚀剂的合成与评价[D];华中科技大学;2009年
8 占晶晶;碳钢酸洗缓蚀剂的合成及缓蚀性能的研究[D];中南大学;2010年
9 黄小红;SDBS与4-吡啶甲酰肼对3.0%NaCl中黄铜的协同缓蚀效应研究[D];重庆大学;2012年
10 马敬波;氨基酸衍生物的合成及其缓蚀行为研究[D];大连理工大学;2010年
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