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，我國年腐蝕損失約占國民生產(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)保護等多種，而添加緩蝕劑是一種工藝簡便、成本低廉、適用性強的方法，在保護資源、減少材料損失方面大有作為，被廣泛用于多種領(lǐng)域中。隨著海洋世紀的到來，海水資源的開發(fā)利用也越來越受到重視，但海水因其強烈的腐蝕性會造成巨大的經(jīng)濟損失，海水緩蝕劑以其獨特的優(yōu)越性在開發(fā)利用海水過程中起著日益重要的作用，但隨著環(huán)境保護和安全意識的加強

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、廉價的思路，作為自然界中數(shù)量最多的天然含氮有機化合物和第二大有機自然資源的甲殼殼聚糖，因含有未配對電子元素(如O、N、S)的基團如氨基、羥基等，這些含有孤對電子的元素或基團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，使有機分子牢固吸附在金屬表面，形成保護膜，防止金屬腐蝕。因此，對其進行細致地緩蝕性能研究，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，評價緩蝕性能，深入研究緩蝕機理，并探討濃度、分子量及與其它緩蝕組分復(fù)配等因素，對殼聚糖緩蝕性能的影響。 本文首先對兩種原料采用氧化法進行降解，得到不同分子量的產(chǎn)品，用端基法和粘度法測量分子量，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，對原料和降解產(chǎn)品進行腐蝕性能評價，計算緩蝕率。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)品的緩蝕機理。 通過上述實驗得出以下結(jié)論：(1)通過中性氧化法，分別制備殼聚糖及羧甲基殼聚糖各5個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、2.76萬和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)通過失重法，得出殼聚糖400mg／L時緩蝕率最高，羧甲基殼聚糖800mg／L時緩蝕率最高，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緩蝕效率也有影響，但影響不大。極化曲線實驗，所得緩蝕規(guī)律也與失重實驗相符。(3)復(fù)配實驗結(jié)果得出，鉬酸銨不宜與殼聚糖復(fù)配使用，會發(fā)生嚴重的絮凝現(xiàn)象；硫酸鋅與殼聚糖復(fù)配會降低腐蝕電流密

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，所以在實際應(yīng)用中，應(yīng)慎重考慮；鉻酸鈉與殼聚糖復(fù)配，無論在常溫還是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)通過橢圓偏振法分析殼聚糖及羧甲基殼聚糖的緩蝕機理，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)過程的陰極型緩蝕劑，通過