Page 221 - 《精细化工》2020年第2期

第 2 期 刘 晶，等: 三嗪基聚醚双子咪唑啉的合成及缓蚀性能 ·423·

抗半圆弧半径逐渐增大，表明随着 IPT 的增加，IPT 极曲线向低电流密度方向移动，极化曲线整体发生
分子逐渐吸附在 Q235 钢表面，并且形成了一层阻 了正移。表明腐蚀速率得到减弱。
挡腐蚀进行的保护膜，在一定范围内，IPT 加入量
越加，Q235 钢表面的保护膜层越致密，从而使缓蚀 表 3 不同质量浓度 IPT 下 Q235 钢的极化参数
Table 3 Polarization parameters of Q235 steel at different
效率逐渐提高。 mass concentrations of IPT
由表 2 可知，添加 IPT 后， R s 变化不大，随着 ρ/ E corr/ i corr/ β a/ β c/
2
HCl 中 IPT 加入量的增加， R ct 显著增大， C dl 逐渐 (mg/L) mV (μA/cm ) (mV/dec) (mV/dec) η/%
减小，这是由于更多 IPT 在 Q235 钢表面形成牢固 空白 –485.21 287.62 96.47 –123.97 —
吸附所造成的。上述结果与失重实验结论相一致。 20 –475.39 9.90 101.74 –126.17 96.56
40 –469.26 7.89 104.25 –128.99 97.27
图 5 为 Q235 钢在含不同质量浓度 IPT 的 HCl
60 –458.22 6.95 106.17 –132.51 97.58
溶液中的伯德和相角图(|Z|为阻抗模量)。图 5 中只观
80 –461.89 6.40 112.23 –135.67 97.77
察到一个时间常数 [17] 。在整个频率范围内，随着缓
100 –460.67 6.01 115.81 –137.73 97.91
蚀剂质量浓度的增加，阻抗值不断增加，最大相角
注：E corr 为腐蚀电位；i corr 为腐蚀电流；β a 和 β c 分别为阳
的频率范围逐渐增大。这些结果验证了 IPT 可以有 极和阴极的塔菲尔斜率。
效地抑制 Q235 钢在 HCl 介质中的腐蚀。
表 3 中，与空白样相比，加入不同浓度 IPT 后

E corr 逐渐增大，但 E corr 位移均小于 30 mV，表明 IPT
为阳极型缓蚀剂 [18-19] ，主要对抑制阳极的溶解过程
起主要作用。此外，IPT 的加入使 i corr 显著减小，
表明 IPT 在 Q235 钢表面形成了隔绝酸性物质腐蚀
的保护膜，在一定程度上阻隔了腐蚀反应的进行，
且随着 IPT 的加入量增多，i corr 逐渐减小，保护膜逐
渐致密，HCl 对 Q235 钢的腐蚀作用逐渐减小。
2.5 吸附等温线
为了更加明确缓蚀剂分子在 Q235 钢表面的吸

图 5 不同质量浓度 IPT 下的伯德和相角图 附，通过 Langmuir 等温吸附方程对其吸附过程进
Fig. 5 Bode and phase angle diagram at different mass 行分析，使用式（3）和式（4）作相关计算，具体
concentrations of IPT 如下：

Q235 钢在含不同质量浓度 IPT 的 HCl 溶液中的 c/θ=1/K ads +c （3）
极化曲线如图 6 所示，相关极化参数见表 3。 K ads =(1/55.5)exp(–ΔG ads RT) （4）

式中：c(mol/L)为所加入的 IPT 的浓度；θ 为表面覆
盖度；K ads 为吸附平衡常数（L/mol）；55.5(mol/L)
为溶剂中水的浓度；R〔8.314 J/(mol·K)〕为标准气
体常数；T(K)为绝对温度；ΔG ads 为吉布斯自由能
（kJ/mol）。
根据失重实验的相关结果，绘制 c/θ 和 c 的关
系图并且进行线性拟合，拟合结果见图 7，相关吸
附参数见表 4。由图 7 可见，不同温度下 Langmuir
拟合线的斜率均几乎为 1，表明 IPT 分子在 Q235 钢
表面符合 Langmuir 等温吸附过程。

图 6 不同质量浓度 IPT 下的极化曲线 ΔH ads 可根据 Van't Hoff 公式（式 5）计算，根
Fig. 6 Polarization curves at different mass concentrations 据 ΔS ads 与 ΔH ads 的关系（式 6）可以得到 ΔG ads 。
of IPT
lnK ads =–(ΔH ads )/RT+X （5）
由图 6 可以看出，缓蚀剂 IPT 的加入并没有改 ΔG ads =ΔH ads –TΔS ads （6）
变极化曲线的形状，表明 IPT 加入只是减缓了腐蚀 式中：X 是积分常数；ΔH ads 可根据 lnK ads 和 1/T 的
反应的速率，并不改变腐蚀机理。加入 IPT 后，两 关系图（图 8）拟合得到。