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水杨醛类席夫碱因其含有酚羟基结构,极易与金属离子形成配合物,已引起了人们的广泛关注,有望成为成高效缓蚀剂而得到广泛应用。本文利用吡啶甲酰肼、脱氢枞胺、邻氧乙酸苯甲醛、5-磺酸钠水杨醛和邻香草醛设计合成了6种新的席夫碱缓蚀剂,运用X-射线单晶衍射法、红外光谱(IR)、元素分析、热重分析(TG／DTG)、有机质谱法(MS)和核磁共振氢谱(H1-NMR)对所合成的席夫碱进行了表征。
本文分别用运失重法、极化曲线、交流阻抗和扫描电镜法研究了水杨醛类吡啶甲酰腙席大碱(L)和水杨醛类脱氢枞胺席夫碱(M)两个体系在海水中对碳钢的缓蚀性能。失重法研究表明,两种不同类型的席夫碱缓蚀能力大小分别为:L3>L2>L1和M3>M2>M1。极化曲线研究表明这些席夫碱都是以抑制阳极为主的混合型缓蚀剂,而交流阻抗则表明电化学腐蚀反应受电荷转移电阻控制。SEM直观的展现了添加不同缓蚀剂后碳钢表面被腐蚀程度较小。为了进一步研究席夫碱缓蚀剂的缓蚀性能与结构的关系以及缓蚀剂在碳钢表面的吸附作用方式,本文利用吸附理论模型研究了缓蚀剂在碳钢表面的吸附模型,并用量子化学计算的手段,揭示了缓蚀剂分子优化构型、分子表面的静电荷势、原子所带的静电荷以及前线分子轨道与缓蚀率的相关性研究。同时利用分子动力学模拟的方法,研究了缓蚀剂分子在碳钢表面的吸附方式以及吸附能的大小,结果表明在不同类型的席夫碱缓蚀剂中L3和M3具有最好的缓蚀性能。为了提高缓蚀剂的缓蚀性能,在上述研究的基础上筛选出缓蚀性能优越的席夫碱与无机盐ZnSO4和表面活性剂Tween-80进行了复配,应用正交实验方法得到了复配缓蚀剂的最佳复配比以及临界浓度。并且考察了该复配缓蚀剂在模拟实际使用环境中的缓蚀性能。最后用极化曲线、交流阻抗、扫描电镜和X射线光电子能谱对复配缓蚀剂的缓蚀机理做了研究,极化曲线表明该复配缓蚀剂在碳钢表面的作用方式为“几何覆盖效应”。交流阻抗显示,缓蚀剂分子在碳钢表面吸附取代了水层,使得双电层电容下降。SEM表面形貌观察显示,在添加复配缓蚀剂碳钢面而形成了牢固的三维状膜层。XPS研究进一步验证了膜的成分,有效地说明了在碳钢表面缓蚀膜层的形成。