海水介質(zhì)中殼聚糖及其衍生物的緩蝕性能研究.pdf

1、腐蝕是現(xiàn)代工業(yè)和生活中的重要破壞因素，我國(guó)年腐蝕損失約占國(guó)民生產(chǎn)總值的6％。目前防腐蝕方法有表面涂裝、表面處理、電化學(xué)保護(hù)等多種，而添加緩蝕劑是一種工藝簡(jiǎn)便、成本低廉、適用性強(qiáng)的方法，在保護(hù)資源、減少材料損失方面大有作為，被廣泛用于多種領(lǐng)域中。隨著海洋世紀(jì)的到來(lái)，海水資源的開發(fā)利用也越來(lái)越受到重視，但海水因其強(qiáng)烈的腐蝕性會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，海水緩蝕劑以其獨(dú)特的優(yōu)越性在開發(fā)利用海水過(guò)程中起著日益重要的作用，但隨著環(huán)境保護(hù)和安全意識(shí)的加強(qiáng)

2、，一些有毒有害的緩蝕劑將被限制或禁止使用。因此開發(fā)低毒環(huán)保型緩蝕劑已經(jīng)迫在眉睫。 依據(jù)低毒、環(huán)保、廉價(jià)的思路，作為自然界中數(shù)量最多的天然含氮有機(jī)化合物和第二大有機(jī)自然資源的甲殼殼聚糖，因含有未配對(duì)電子元素(如O、N、S)的基團(tuán)如氨基、羥基等，這些含有孤對(duì)電子的元素或基團(tuán)可直接與金屬元素上的空軌道形成配位鍵，如Fe原子的空d軌道，使有機(jī)分子牢固吸附在金屬表面，形成保護(hù)膜，防止金屬腐蝕。因此，對(duì)其進(jìn)行細(xì)致地緩蝕性能研究，將具有非常重

3、要的意義。本文選取適合進(jìn)行緩蝕性能研究的兩種原料：水溶性殼聚糖和作為殼聚糖衍生物的羧甲基殼聚糖，評(píng)價(jià)緩蝕性能，深入研究緩蝕機(jī)理，并探討濃度、分子量及與其它緩蝕組分復(fù)配等因素，對(duì)殼聚糖緩蝕性能的影響。 本文首先對(duì)兩種原料采用氧化法進(jìn)行降解，得到不同分子量的產(chǎn)品，用端基法和粘度法測(cè)量分子量，尋求理想的降解條件。然后采用失重法，結(jié)合極化曲線法，在不同濃度海水體系中，對(duì)原料和降解產(chǎn)品進(jìn)行腐蝕性能評(píng)價(jià)，計(jì)算緩蝕率。接著，用水溶性殼聚糖分別

4、和鉬酸銨、硫酸鋅、鉻酸鈉復(fù)配，考慮到實(shí)際應(yīng)用的腐蝕環(huán)境，海水緩蝕劑多用在海水冷卻系統(tǒng)，分別在常溫和60℃的高溫下用電化學(xué)方法測(cè)試其緩蝕效率的變化，分析變化原因，積累復(fù)配數(shù)據(jù)。最后用橢圓偏振法分析水溶性殼聚糖和羧甲基殼聚糖及降解產(chǎn)品的緩蝕機(jī)理。 通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)論：(1)通過(guò)中性氧化法，分別制備殼聚糖及羧甲基殼聚糖各5個(gè)分子量梯度的降解產(chǎn)品，數(shù)均分子量為235l、1158、1065、988、893和S(羧甲基殼聚糖原料)、粘

5、均分子量為6.52萬(wàn)、2.76萬(wàn)和10000以下。得到制備不同分子量殼聚糖及羧甲基殼聚糖的降解工藝路線。(2)通過(guò)失重法，得出殼聚糖400mg／L時(shí)緩蝕率最高，羧甲基殼聚糖800mg／L時(shí)緩蝕率最高，殼聚糖的分子量越小緩蝕效率越高，羧甲基殼聚糖分子量的大小對(duì)緩蝕效率也有影響，但影響不大。極化曲線實(shí)驗(yàn)，所得緩蝕規(guī)律也與失重實(shí)驗(yàn)相符。(3)復(fù)配實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，鉬酸銨不宜與殼聚糖復(fù)配使用，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的絮凝現(xiàn)象；硫酸鋅與殼聚糖復(fù)配會(huì)降低腐蝕電流密

6、度，提高緩蝕效率，但也有少量絮凝物，并且提高溫度絮凝物增多，所以在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)慎重考慮；鉻酸鈉與殼聚糖復(fù)配，無(wú)論在常溫還是60℃高溫條件下，都能產(chǎn)生較好的協(xié)同緩蝕效果，不發(fā)生絮凝，且降低環(huán)境污染，適宜復(fù)配。(4)通過(guò)橢圓偏振法分析殼聚糖及羧甲基殼聚糖的緩蝕機(jī)理，結(jié)合極化曲線掃描譜圖和ACDLabs Freeware 5.0軟件做出的殼聚糖和羧甲基殼聚糖單體的3D空間結(jié)構(gòu)，得出殼聚糖和羧甲基殼聚糖均為控制陰極反應(yīng)過(guò)程的陰極型緩蝕劑，通過(guò)