Page 209 - 《精细化工》2020年第5期

第 5 期 张光华，等: 两种甲基丙烯酸二甲氨乙酯基季铵盐的合成及缓蚀性能 ·1059·

和覆盖率逐渐增加，有效阻隔了酸对金属的腐蚀，降 表 1 不同浓度 DMA-Ⅰ和 DMA-Ⅱ的 1 mol/L 盐酸中 Q235
低了腐蚀速度，从而使缓蚀率增加。20 ℃下，当加 钢的阻抗拟合参数
Table 1 Impedance parameters of Q235 steel in 1 mol/L
入的 DMA-Ⅰ质量浓度为 100 mg/L 时，缓蚀率可达
hydrochloric acid with different concentrations of
98.14%，且变化逐渐稳定。相同浓度 DMA-Ⅱ的缓 DMA-Ⅰand DMA-Ⅱ
蚀率较 DMA-Ⅰ略低，因此 DMA-Ⅰ比 DMA-Ⅱ具有 CPE
2
2
更好的缓蚀效果。当温度升高时，DMA-Ⅰ和 DMA- 缓蚀剂 /(mg/L) R s/(Ω·cm ) R ct/(Ω·cm ) η/%
2
C dl/(μF/cm ) n
Ⅱ的缓蚀率均略有降低，这是由于高温使一部分吸
空白 – 0.82 9.1 737.2 0.79 –
附在 Q235 钢表面的 DMA-Ⅰ和 DMA-Ⅱ分子脱落而
20 0.93 146.3 156.8 0.83 93.78
降低缓蚀率。但值得注意的是，温度升高时，缓蚀率
40 0.89 200.5 149.3 0.81 95.46
降低的幅度较小，在较高温度下，DMA-Ⅰ和 DMA-
DMA-Ⅰ 60 1.01 268.7 134.7 0.82 96.61
Ⅱ仍能牢固吸附在 Q235 钢表面。当所加入缓蚀剂的
80 0.97 362.4 127.9 0.80 97.49
质量浓度为 100 mg/L 时，缓蚀率均可达 92.7%以上，
100 1.13 417.2 111.4 0.80 97.82
其中，60 ℃下，加入 DMA-Ⅰ的盐酸中缓蚀率高达
93.52%，高于文献同等条件的报道值 [9-10,14] ，表明 20 0.95 126.0 174.3 0.81 92.78
DMA-Ⅰ和 DMA-Ⅱ的缓蚀性能受温度影响不大，在 40 0.97 149.8 161.7 0.82 93.93
较高温度下依然可以牢牢地吸附在 Q235 钢表面。 DMA-Ⅱ 60 1.24 181.7 152.6 0.80 94.99
2.3 电化学测试 80 1.08 215.2 144.0 0.81 95.67
在 30 ℃下，采用电化学阻抗谱（EIS）对 Q235 100 1.16 235.8 120.8 0.81 96.14
钢试样在含有不同浓度 DMA-Ⅰ和 DMA-Ⅱ的 1 mol/L
HCl 溶液中浸泡后的腐蚀行为进行了研究。在有或 由图 4 可知，所有的曲线均呈现近似半圆的单
无缓蚀剂的酸性溶液中的 Nyquist 图及等效电路模 一容抗弧，阻抗谱中凹陷的半圆表明在固液界面处
型如图 4 所示。阻抗相关参数通过 ZSimpWin 软件 存在非理想的电化学行为 [15] 。缓蚀剂添加前后容抗
拟合，拟合结果见表 1。 弧的形状并无变化，所以两种缓蚀剂的加入会控制腐
蚀反应的活性，而不改变原本腐蚀反应的性质。加
入两种缓蚀剂后，电容半圆的直径显著增大，且所
加入缓蚀剂浓度越大，电容半圆直径越大。表明碳
钢表面吸附的 DMA-Ⅰ和 DMA-Ⅱ分子形成了一层保
护膜，当缓蚀剂加入量逐渐增大时，保护膜变得越
来越厚 [8,16] 。
在无缓蚀剂和不同浓度的 DMA-Ⅰ和 DMA-Ⅱ的
情况下，1 mol/L 盐酸中的 Q235 钢的极化曲线如图
5 所示，相关极化参数见表 2。
由图 5、表 2 可以看到，DMA-Ⅰ的加入引起腐
蚀速率的降低，这是阴极和阳极 Tafel 曲线向较低电
流密度方向位移的原因。这一现象表明，阳极金属
溶解和阴极析氢反应是通过缓蚀剂分子在金属表面
覆盖而对腐蚀形成抑制 [17] 。同时，添加的缓蚀剂浓
度增加，体系的缓蚀作用更加明显，DMA-Ⅰ的位移
幅值大于 DMA-Ⅱ，说明 DMA-Ⅰ具有更好的缓蚀效
果。加入缓蚀剂的溶液中阴极 Tafel 曲线的形状与空
白溶液相比变化不大，每条阴、阳极极化曲线斜率
（ a 、 c ）变化很小，即阴极反应机理不受缓蚀剂

图 4 Q235 钢在不同浓度 DMA-Ⅰ和 DMA-Ⅱ的 1 mol/L 的影响 [9,18] 。另一方面，变形的阳极曲线表明铁的溶
盐酸中的 Nyquist 图 解反应受到了明显的影响。此外，加入 DMA-Ⅰ和
Fig. 4 Nyquist diagrams of Q235 steel in 1 mol/L hydrochloric DMA-Ⅱ后，腐蚀电位略微发生正向移动，表明它们
acid with different concentrations of DMA-Ⅰ and
都是抑制阳极的阳极型缓蚀剂 [19] 。
DMA-Ⅱ