苯并三氮唑-β-環(huán)糊精系超分子緩蝕劑的制備及其對銅的緩蝕性能研究.pdf

1、作為銅及其合金的主流緩蝕劑，苯并三氮唑系緩蝕劑以其優(yōu)異的緩蝕效果、良好的協(xié)同作用及對介質(zhì)的普適性已廣泛應(yīng)用于金屬防銹、防脫色和工業(yè)循環(huán)冷卻水處理中。其中，苯并三氮唑(BTAH)和2-巰基苯并噻唑(MBTH)是目前循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中應(yīng)用最多的品種，但因其水溶性不佳，通常要將其溶解在濃堿中使用，從而造成循環(huán)冷卻水的堿度增加，使換熱器和管道結(jié)垢的風(fēng)險增大、換熱效率降低，并產(chǎn)生安全隱患。
　　為解決緩蝕劑水溶性問題，本課題組首先將超分子化學(xué)

2、引入緩蝕劑領(lǐng)域，并成功制備了適用于鍋爐水系統(tǒng)的超分子型緩蝕劑。本文在已有工作的基礎(chǔ)上，選取適用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的BTAH和MBTH緩蝕劑為客體，β-環(huán)糊精(β-CD)為主體，分別采用飽和溶液法和膠體膠體研磨法成功制備了超分子型緩蝕劑，即利用超分子的分子識別和分子自組裝將BTAH和MBTH分子插入β-CD的疏水空腔形成包合物?？疾炝酥苽浞椒?、主客體投料比、溫度等因素對包合率的影響，得出超分子緩蝕劑的更佳制備方法及參數(shù)。BTAH/β-CD為

3、:使用膠體研膠體研磨法，主體用量/客體用量（物質(zhì)的量比）2∶1，溫度60℃，研磨30min; MBTH/β-CD為:使用膠體研膠體研磨法，主體用量:客體用量2:1，溫度50℃，研磨30min。
　　采用相溶解度法確定了BTAH/β-CD、MBTH/β-CD超分子體系的主客體包合比均為1:1，包結(jié)平衡常數(shù)K分別為10.864L/mol和13.072L/mol，數(shù)據(jù)在正常值范圍內(nèi)且包合物中客體分子易于脫附。利用核磁共振氫譜(1HNMR

4、，2D-NMR)、傅里葉變化紅外光譜(FTIR)、X射線衍射(XRD)掃描電子顯微鏡(SEM)對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)及物相進行表征，確定了客體分子通過包合作用進入主體的疏水空腔形成超分子體系，且主客體的原有的晶型消失，形成了新的聚集形態(tài)。
　　通過重量法和電化學(xué)測試方法測定了兩種超分子緩蝕劑在模擬循環(huán)冷卻水中對銅的緩蝕性能，結(jié)果表明二者的溶解度顯著提升的同時還具有優(yōu)異的緩蝕效果。其中BTAH/β-CD超分子緩蝕劑（未預(yù)膜）在添加量為60mg/

5、L時緩蝕效果最佳(92.3％)。MBTH/β-CD超分子體系在添加量為80mg/L時對T3銅的緩蝕率可達90.3％。
　　采用拉曼光譜(SERS)，X光電子能譜(XPS)，表面能量散射譜(EDS)等表征手段研究了BTAH/β-CD超分子緩蝕劑在模擬循環(huán)冷卻水中銅表面的吸附行為，確定主體β-CD分子并沒有參與吸附反應(yīng)，T3銅表面只有在氧化后才能與BTAH作用形成保護膜。推測BTAHβ-CD超分子體系在銅表面的吸附過程為:銅先在模擬循