Page 223 - 《精细化工》2020年第2期
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第 2 期 刘 晶，等: 三嗪基聚醚双子咪唑啉的合成及缓蚀性能 ·425·
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起，相图中明显出现大量堆积的锈迹，表面粗糙度 的吸附作用增强（反键吸附），将带负电荷的 Cl 阻
急剧增加至 139 nm；而加入缓蚀剂 IPT 的样品表面 隔在缓蚀剂分子层外。
突起较图 10b 明显变为相对平滑的面包状突起，堆
积的锈迹量明显减少，表面粗糙度又降至 30.1 nm。
上述结果进一步证明了 IPT 分子能够吸附在 Q235
钢表面，形成致密的保护层阻止酸的腐蚀。
2.8 水接触角
通过接触角测量可以表征 Q235 钢表面的亲疏
水性能，30 ℃下，Q235 钢在含不同质量浓度 IPT
的 HCl溶液中浸泡 4 h 后的接触角变化如图 11 所示。
图 12 IPT 分子在 Q235 钢表面的吸附机理示意图
Fig. 12 Schematic diagram of IPT molecule adsorption
mechanism on Q235 steel surface
3 结论
设计合成了一种双子结构的 IPT 缓蚀剂，并将
其对 Q235 钢在 1 mol/L HCl 溶液中的缓蚀性能和吸
附机理作出了分析。IPT 在 1 mol/L HCl 溶液中对
Q235 钢的缓蚀率随着其加入量的增大而增大，且在
图 11 Q235 钢在含不同质量浓度 IPT 的 HCl 溶液中浸泡
30~70 ℃范围内均能保持良好的缓释效果，受温度
后的接触角
Fig. 11 Contact angles of Q235 steel surface with different 影响较小。在 70 ℃时，100 mg/L IPT 的 HCl 溶液
mass concentrations of IPT in HCl solution 中，缓蚀率仍可达 97.15%，表现出优异的缓蚀效果。
IPT 为以抑制阳极溶解为主的混合型缓蚀剂，其在
由图 11 可知，不添加 IPT 时，Q235 钢在 1 mol/L Q235 钢表面的吸附符合 Langmuir 等温吸附，吸附
HCl 中浸泡后的接触角约为 31.25°，加入 IPT 后， 过程是以化学吸附为主的自发放热过程。IPT 缓蚀
接触角明显增大，且 IPT 加入量越大，接触角越大， 剂通过多种有效缓蚀结构集合于一体的设计方式，
当 IPT 加入量为 100 mg/L 时，接触角可达 105.78°。 保持了咪唑啉类缓蚀剂良好的缓蚀性能。两个咪唑
由此可见，加入 IPT 后，Q235 钢表面疏水效果显著 啉形成双子型结构，使疏水链整齐地定向排列，形
提升，这是由于 IPT 分子吸附在 Q235 钢表面，有 成致密的疏水屏障，阻止酸性溶液对金属表面的腐
效地形成了一层致密的疏水薄膜，能隔绝 Q235 钢 蚀，结构中的亲水端又对增大 IPT 的水溶性非常有
表面与腐蚀性介质的接触。 利，很大程度优化了传统咪唑啉类缓蚀剂溶解度不
2.9 缓蚀机理分析 佳的问题。此外，IPT 在高温下的良好吸附效果更加
缓蚀剂 IPT 分子在金属和液体界面上与 H 2 O 分 贴合实际应用的环境条件，有较好的实用价值，具
子发生竞争吸附，但缓蚀剂分子比 H 2 O 分子体积大 有良好的应用前景，可作为对缓蚀剂研究的参考。
得多，因此存在如下平衡：
x+
+
[IPT]+ x H →[IPT] 参考文献：
x+
图 12 为[IPT] 在 Q235 钢表面吸附的机理图。 [1] EKEMINI B, MOSES M, SAVIOUR A, et al. Corrosion inhibition
by amitriptyline and amitriptyline based formulations for steels in
–
Q235 钢表面带正电荷 [22] ，带负电荷的 Cl 吸附
simulated pickling and acidizing media[J]. Journal of Petroleum
在其表面，使 Fe/HCl 界面存在大量负电荷，有利于质 Science and Engineering, 2019, 174: 984-996.
[23]
x+
子化的[IPT] 在 Q235 钢表面的吸附（物理吸附） 。 [2] ORMELLESE M, LAZZARI L, GOIDANICH S, et al. A study of
organic substances as inhibitors for chloride-induced corrosion in
含 π 电子共轭结构的三嗪环可以向 Fe 原子的空 d 轨
concrete[J]. Corrosion Science, 2009, 51(12): 2959-2968.
道提供电子，从而形成牢固的配位键，起到吸附作 [3] VEDHI C, JEGANNATHAN S, KAVITHA G. Corrosion analysis of
用（化学吸附）。除此之外，为了减少界面的额外负 mild steel in sulphuric acid using 8-hydroxy quinoline and pyridine
电荷，Fe 原子 d 轨道上的电子可能会转移到[IPT] x+ N-oxide as inhibitors[J]. Current Analytical Chemistry, 2015, 11(2):
109-116.
x+
的双键和杂原子 N、O 上，使[IPT] 在 Q235 钢表面 （下转第 432 页）
