两类甜菜碱型表面活性剂缓蚀行为的研究

1、两类甜菜碱型表面活性剂缓蚀 行为的研究 两类甜菜碱型表面活性剂缓蚀行为的研究 类 别: 金属加工 作 者: 凌三, 梁本熹, 张跃龙，唐辉尧 关键词: 月桂基甜菜碱，金属缓蚀剂，表面活性剂 【内容】 甜菜碱是-类优良的两性表面活性剂，在工 业上获得了广泛应用而月桂酰胺甜菜碱除具有一般 甜菜碱的性质外，还具有极好的生物降解性自总，降解迅 速完全;对皮肤与眼睛刺激性极小；毒性低；发泡、抗静电、乳 化性育总优良等特点，其主要性质类似月桂基咪醴咻两性 表面活性剂. 甜菜碱两性表面活性剂对碳钢具有-定的缓蚀作 用己为人们所知,但对其缓蚀行为的研究却未见报导咪陞咻型缓蚀 剂是一类新型高效缓蚀剂,其中以月桂

2、基咪哇咻为代表的咪哇 型表面活性剂对金属的缓蚀性能已引起国内外学者 的关注因此，对性质类似咪哇咻的月桂酰胺甜菜碱的缓蚀行为 研究就显得更为重要了本文采用电化学、失重等方法研究了月桂 酰胺甜菜碱和月桂基二甲基甜菜碱在硫酸溶液中对碳钢的 腐蚀电化学行为和吸附规律. 1实验方法 1.1甜菜碱的制备 月桂基二甲基甜菜 CH） （CJUsfT CHzCOCT ，以下简称 BS-12） CH） 采用市售商品月桂酰胺甜菜碱的合成制备.根据梁 本熹等人提出的咪哇咻水解反应为碱催化酸抑制的观点，合成工艺 路线为：首先由月桂酸与規乙基乙二胺进行热缩脱水，生成N轻乙 基氨乙基月桂酰胺，然后在碱性条件下将其与烷基化试

3、剂氯乙酸 钠反应，则生成月桂酰胺甜菜碱 OCHzCOO III （CuHnCNHCH1CF iN CH 2CH 20H，以下简称 EADS） CHjCOO 1.2缓蚀性能测试 实验材料10#碳钢，经180#砂布打磨去锈，15#金相砂纸磨至镜 面光亮，再用无水酒精、丙舸清洗，冷风吹干，放入干燥器中备用实验 药品纯度化学纯以上，所有溶液均用二次蒸憎水配制采用常规失重 法测量腐蚀速度实验温度除“温度影响”项目外，均为40C 采用动态恒电势法测量极化曲线，辅助电极为大面积钳电极，参 比电极为饱和KC1甘汞电极.扫描速度:100mV/min,实验温度:20 0.5-C.电极电势值均为饱和甘汞标. 2实验

4、结果与讨论 2.1甜菜碱的缓蚀性能 甜菜碱浓度对缓蚀性自总的影响如表1所示它们在硫酸溶 液中对碳钢均具有较好的缓蚀性自总,且EADS优于BS-12.随着浓 度的增加,缓蚀率亦增加，当达到一定浓度后，缓蚀率变化甚小，故在 后续实验中EADS浓度均取lmmol/L,BS12均取1.5mmol/L 表1甜菜磔对破钢的绒诫性能（HPC 0. 2.RSJ2- 温度对缓蚀性自总的影响关系如图3所示随着温度升高，缓蚀 率下降，覆盖度下降，这说明甜菜碱在碳钢表面的吸附是一个放 热过程温度升髙,对甜菜碱的吸附不利，其影响程度，当温 度40 9时,EADSBS-12;而当温度4(TC时,则两者相当. 2.4甜菜碱

5、的吸附规律若 -0,90心山3 00.3 0.6 logC/(mmoLL-1) 图4 log磊与logC的关系 1-EADS; 2-BS-12. 甜菜碱在碳钢表面的吸附遵循Langmuir吸附等温式规律， 1隅厂$込 即0 /（1-e ） = KaC,则应满足与logC呈线性的关系，吸附平 衡Ka为常数.但从图4可以看出，与logc却呈折线关 系,Ka并非常数,出现等温吸附覆盖度转变点（E转）这说明硫酸溶 液中甜菜碱在碳钢上的吸附行为不遵循Langmuir吸附等温式 实际上有机甜菜碱在碳钢表面上的吸附过程较为复杂,它可能 遵循两个不同的吸附规律作为固体金属电极，尽管经过一些处理， 其表面并非完

6、全均匀，各处吸附能力不同，一些活性点（晶间、位错等） 将被优先吸附另外，被吸附的分子间还存在着一定的相互作用，所 以存在着这两方面的影响实验表明，在不同的吸附覆盖度下，这两 种影响因素其程度是不同的. 图S伙触时的Ioe-与0的关系 lEA DS.2-BS-I 2 图6 9亦时的logrA与e的关系 (I - y)c l-EADS； 2-BS-1 2 当吸附覆盖度较小时3 0转)，甜菜碱在碳钢表面上的吸 附行为遵循Temkin吸附等温式，即 Q (1) (3) (4) exp-f0) = B iC. (1)式两边取对数整理得 Q )exp-二 B(U (3)武两边取对数整遲得 0，2“c lo

7、s /1 禺厂与 2-BS-l 2 根据Arrhenius方程 B = B oexp RT ，将此关系代入(4)式，得 f 血 5?1 ) BS-12,也清楚表明了这点由于 甜菜碱分子中均存在着季鞍阳离子，所以它又易与金属表面负 电荷区发生物理吸附.不过与化学吸附相比，只是物理吸附较小而己. 因此，这两种甜菜碱在碳钢表面的吸附主要是化学吸附. 据上讨论，作者又采用方波电势法测量了上述体系在稳定电位 (C= 77) 下的微分电容值 47Trf(l为吸附膜层厚度，为体系介电常 数,EADS 为 6.28 p F/cm2 BS_12 为 35.05 u F/cm2,两者相差甚大，因 此，我们认为EA

8、DS分子有可能垂直吸附在碳钢表面上,EADS分子 化学吸附作用强，极性基团吸附在金属表面上,烷基憎水基团碳氢链 指向溶液内部，使得吸附膜层较厚，微分电容较小而BS-12分子却可 能是平卧吸附，因而膜层较薄，微分电容较大. EADS分子中存在着酰胺基，化学吸附作用强，膜层牢固，明显改 变了金属表面的电荷状态和界面性质加之它链长、分子量大，又可 能是立式吸附，以致使得膜层厚，对金属表面的屏蔽覆盖作用强，有 效抑制了与腐蚀反应有关的物质和电荷的传递所以EADS的缓蚀 性胄总优于BS-12,即酰胺拔酸型甜菜碱的缓蚀性自铉优于瘦 酸型甜菜碱. 3结论 1) 月桂酰胺甜菜碱和月桂基二甲基甜菜碱在硫酸溶液

9、中对碳钢均具有较好的缓蚀性自属阳极控制型缓蚀剂. 2) 月桂酰胺甜菜碱和月桂基二甲基甜菜碱在硫酸溶液 中对碳钢的吸附主要是化学吸附，在不同的吸附区间内分别遵循 Temki n吸附等温式和Frumki n吸附等温式吸附分子间存在斥力, 吸附过程为放热反应. 3) 月桂酰胺甜菜碱的缓蚀性能和化学吸附性能强于 月桂基二甲基甜菜碱. 参考文献 1汪祖模，徐玉佩. 两性表面活性剂 北京：轻工业出版 社,1990 2宁世光，石明理，刘奉玲等.咪哇咻衍生物对钢在酸中的缓蚀作用 与电子密度和前线轨道能量的关系中国腐蚀与防护学 报,1990,10(4):383 3杨熙珍，张鹤呜,王白等含硫咪哇咻衍生物对氢氟酸中钢的缓蚀 作用机理冲国腐蚀与防护学报,1990,10(4):391 4