Page 218 - 《精细化工》2023年第2期

·440· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

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28(O)、46(C)、47(O)、111(C)、112(O)、115(C)、 质子化后，与吸附在金属表面的 Cl 发生静电相互
116(O)具有较大的 Fukui(+)数值，说明上述原子可 作用（物理吸附）；其次，含  电子的三嗪环可以
能是亲核反应的活性位点，可以接收电子形成反馈 与 Fe 的空 3 d 轨道形成超共轭键（化学吸附）；
键；而 12 个 N 原子均有较大的 Fukui(–)数值，说明 然后，羧酸基团中 C 原子接收电子形成反馈键（反
N 原子可能是亲电反应的活性位点，可以提供电子 馈吸附）；最后，三嗪环和仲胺上的 N 原子的孤对
与金属空轨道形成配位键。同样地，从双描述符也 电子也可以与 Fe 的空 3 d 轨道形成配位键（化学
可以看出，N 原子全是负值，越负代表越容易发生 吸附）。

亲电反应；羧酸基团的 C、O 原子全是正值，且 C
原子的数值要比 O 原子数值大一点，越正代表越容 3 结论
易发生亲核反应。可以发现 27(C)的 Fukui(+)数值最
合成了 4 个 N,N'-二(4,6-二氨基酸基-1,3,5-三嗪
大，达到了 0.08，它的双描述符也是最正的，达到
基)-己二胺（TFYJ、TFBJ、TFDJ、TFJJ），并对其
了 0.08，预测 27(C)最先接收环境介质中的电子形成
#
在 1 mol/L 盐酸中对 45 碳钢的缓蚀性能和缓蚀机理
反馈键；6(N)的 Fukui(–)数值最大，达到了 0.07，
进行了分析。结果表明，同一温度下，随着质量浓
它的双描述符也是最负的，达到了–0.05，预测 6(N)
度的增加，目标缓蚀剂的缓蚀率也增加，且皆优于
最先提供电子与 Fe 的 3 d 空轨道进行配位，从而牢
市售缓蚀剂 NEUF485，提高了 5.90%~10.62%。且
固地吸附在金属表面，达到缓蚀的效果。
随着烷基链长的增加，缓蚀剂的缓蚀率逐渐增大。在
图 12 为缓蚀剂分子的 Fukui 以及双描述符图。
质量浓度为 100 mg/L 时，室温下缓蚀率分别达到了
其中，图 12c 绿色代表亲核反应位点、蓝色代表亲
94.18%（TFYJ）、94.66%（TFBJ）、97.15%（TFDJ）、
电反应位点。从图 12 可以直观地看出，主要是由三
98.37%（TFJJ）。即使是在 70 ℃下，质量浓度 100 mg/L
嗪环和氨基上的 N 原子及羧酸基团上的 C、O 原子
TFJJ 的盐酸溶液的缓蚀率仍可达 94.26%（失重法）。
起到了腐蚀抑制作用
目标缓蚀剂是以阴极极化为主的混合型缓蚀剂。随
着缓蚀剂质量浓度的增加，阻抗弧直径增大，电荷
转移电阻 R ct 显著增大，电荷累积，有机缓蚀剂的吸
附膜代替了水层。在质量浓度为 600 mg/L 硬水下，
TFJJ 缓蚀剂的耐硬水性优于市售缓蚀剂 NEUF485。
TFJJ 在 45 碳钢表面的吸附遵循 Langmuir 等温吸附
#
图 12 TFJJ 的 Fukui(+)（a）、Fukui(–)（b）、双描述符图（c）
Fig. 12 Fukui(+) (a), Fukui(–) (b) and dual descriptor map (c) 方程，吸附过程是以化学吸附为主的自发过程。量
of TFJJ 化结果表明，TFJJ 分子中的 N 原子具有较强的亲电
活性，羧酸基团的 C、O 原子具有较强的亲核活性，
2.9 机理分析
从而可稳定地吸附在金属表面，抑制金属腐蚀的发
结合吸附热力学、表面分析以及量子化学，推 生。本文可指导筛选出具有缓蚀性能的含氮、含羧
#
断了缓蚀剂分子在 45 碳钢表面的作用机理，以 TFJJ
基的有机化合物，同时可对同类缓蚀剂分子的结构
为例，如图 13 所示。
加以修饰以期得到性能更优的缓蚀剂。
参考文献：
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图 13 TFJJ 分子在 45 碳钢上吸附机理示意图 419-425.
Fig. 13 Schematic diagram of adsorption mechanism of TFJJ [4] ZHANG G H (张光华), LIU J (刘晶), DONG Q C (董秋辰), et al.
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首先，部分 TFJJ 分子在酸性溶液中与 H 结合 （下转第 455 页）