一种乙酸介质中钢的缓蚀剂的制作方法

本发明涉及一种缓蚀剂，尤其在乙酸介质中的缓蚀剂。

背景技术：

乙酸广泛应用于金属设备的化学清洗、化工生产中的溶剂和原料、家庭用具的除垢剂，但由于它对金属材料(钢、铁、铝、铜等)有强烈的腐蚀作用给社会造成巨大的经济损失，缓蚀剂是抑制金属腐蚀的重要手段，尤其在酸性介质中^[1]。

钢铁在盐溶液（如NaCl）或其它酸（如盐酸）中的腐蚀与缓蚀剂研究报道很多。如季铵盐缓蚀剂就是一种很好钢铁缓蚀剂，能对钢铁在氯化钠、盐酸、硫酸、30%乳酸溶液或硝酸等介质具有较好的缓蚀作用，但在乙酸介质中缓蚀效果很低。直接利用其它缓蚀剂，也对钢铁在乙酸介质中表现出差的缓蚀效果 ^[2-3]。由此可见，寻找乙酸介质中的缓蚀剂就显得意义非凡。

[1] Li Xianghong, Mu Guannan. Tween-40 as corrosion inhibitor for cold rolled steel in sulphuric acid: weight loss study, electrochemical characterization, and AFM [J]. Applied Surface Science, 2005, 252: 1254 – 1265；

[2] 曹楚南. 腐蚀电化学原理[M]. 北京：化学工业出版社，2004；

[3] 张天胜等. 缓蚀剂[M]. 北京：化学工业出版社，2008。

技术实现要素：

本发明的目的旨在提供一种乙酸介质中高效环保缓蚀剂。将在乙酸制备、储存仪器容器等领域具有广阔的应用前景。

实现本发明目的的技术方案是：

缓蚀剂的作用机理一般是由于缓蚀剂吸附到钢铁表面，阻断了腐蚀介质对钢铁的进一步腐蚀。在乙酸介质中，乙酸根离子（CH₃COO^-）会在钢铁表面发生吸附，腐蚀金属；若想得到良好的缓蚀剂，就要考虑缓蚀剂与CH₃COO^-竞争吸附的影响。十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）是一种季铵盐，冷轧钢在乙酸中腐蚀后失电子，导致钢表面带正电荷，这就阻碍了带正电荷的季铵盐型阳离子表面活性剂(CTAB)在钢铁表面的吸附，所以不能表现出好的缓蚀作用。加入二乙基二硫代氨基甲酸钠（DDTC）后，电离出二乙基二硫代氨基甲酸根负离子，分子中电负性高的S、N优先定位吸附在金属表面上的阳极反应或阴极反应活性位置，主要抑制阳极反应。同时与CH₃COO^-离子竞争吸附于钢表面，降低金属表面电势，当吸附足够多的DDTC后，金属表面由正电性变为负电性，这时金属表面很容易通过静电作用吸附在溶液中形成的CTAB阳离子，形成保护位点；DDTC再与CH₃COO^-离子竞争剩余的腐蚀位点，如此反复，钢铁表面就形成了两层单分子层（DDTC-CTAB），同时，非极性基团把金属表面和腐蚀介质隔开，从而减缓腐蚀速度，最终表现出高效的缓蚀作用。

具体步骤如下：

a． 称取一定量的CTAB和DDTC于一个烧杯中，加水使之溶解。调整CTAB和DDTC的比例和浓度，得到多个缓蚀剂溶液。

b．把上述溶液倒入乙酸溶液中，得到含有缓蚀剂的乙酸溶液。把钢铁片放入其中，观察缓蚀效果。

这样就得到了一种高效缓蚀剂。

附图说明

图1a是0.05mol/L乙酸中冷轧钢片腐蚀6h后的电镜（SEM）图片；

图1b是在0.05mol/L乙酸+50mg/L CTAB+50mg/L DDTC溶液中的冷轧钢片腐蚀6h后的电镜（SEM）图片；

图2是在0.05mol/L乙酸+50mg/L CTAB+50mg/L DDTC溶液中的极化曲线；

图3是0.05mol/L乙酸中CTAB和DDTC两者不同配比下的缓蚀效率。

具体实施方式

将正方形(1×1cm)的冷轧钢片经100#、280#、400#、600#、800#、1000#及1200#的砂纸逐级打磨至光亮，用蒸馏水冲洗，丙酮脱脂，干燥，放入干燥器中备用。

实施1

分别称取50 mg的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和50 mg的二乙基二硫代氨基甲酸钠（DDTC），在50ml的烧杯中溶解，最后倒入0.05mol/L乙酸溶液中，获得含有缓蚀剂的乙酸溶液。把正方形冷轧钢片放入上述溶液中，浸泡6h，观察腐蚀后的电镜图片；为了更好的比较，同时也观察了不含有缓蚀剂的乙酸溶液中腐蚀后的电镜图片（见图1）。从图片中可以看出，CTAB与DDTC复配后表现出了很好的缓蚀效果。

为了更好的说明缓蚀效果，利用了极化曲线方法，求出在不同介质中腐蚀电流，根据下列公式求出缓蚀剂的缓蚀率（IE）。

I₀，I分别为不含和含缓蚀剂时的钢片的极化曲线上的腐蚀电流。图2给出了0.05mol/L乙酸 + 50mg/L CTAB+50mg/L DDTC的极化曲线，为了更好比较也给出了其它溶液中的极化曲线。可以求出复配的缓蚀率高达80.4%。

实例2

在实例1的基础上，调节CTAB和DDTC含量（确保CTAB和DDTC的总量为100mg/L），利用极化曲线求出缓蚀率，见图3所示。可以看出，复配的CTAB和DDTC缓蚀剂均表现出了很好的缓蚀效果。

实例3

在实例2的基础上，改变乙酸的浓度，从0.01到0.5mol/L，所有缓蚀剂的缓蚀率均到达80%以上。