表面活性剂在缓蚀和防锈工业中的开发应用.doc

[173 1CI“solsperse Agents”：Hyper—dispersant application in printing Inks． [18)P Sorenson(KYK)，J．of Paint Techuologg 1975 47(602)，31． [19JC．A．124：120248，EP 659，842． [20]c A 123：118245，EP 643，109 [21]E．E．Jaffe J．ofCoatTechnologg．1994．66(49)832． 表面活性剂在缓蚀和防锈工业中的开发应用 常 昕(大连油脂化学厂 大连116001) 摘要Z拳文论述SAA的防腐原理，常用缓蚀剂和防锈添加荆的表 面活性剂的种类、选择性及开发应用Z 关键词表面活性荆缓蚀剂 防镑添加荆 开芍譬用 1引言 表面活性剂在化学工业中占有相当重要的地位。它不仅应用于日用化学品工业，也应用 于航空、航天、军事等工业领域。表面活性剂以其优越的性能及多种功能引起各行各业的人们 的关注。目前，表面活性剂在防腐工业中的应用已成为防腐的热点之一，而且，已经取得了一 定程度的进展。 在日本，由于钢铁和有色金属的腐蚀，每年损失约占国民经济生产总值的1～2％[11。金 属除了在大气中，还在水中、土壤中发生腐蚀。防止腐蚀是控制腐蚀速度和防止生锈的问题。 前者主要是钢铁结构体的大气腐蚀和锅炉内部在水中的腐蚀等。后者主要是各种机械类或钢 板制品等由于大气腐蚀而生锈，降低使用性能及商品价值。因此，防止腐蚀提高金属制品的使 用寿命，减少损失在技术经济上具有重要意义。 2防腐蚀原理 表面活性剂含有亲油的非极性基团和亲水的极性基团。由于金属表面大多带有电荷，所 以，亲水基会通过物理作用或化学作用吸附在金属的表面上。在吸附时，亲水基定向着金属， 亲油基则定位离开金属。当表面活性荆的亲水性较强时，则表面活性荆对金属具有较强的吸 附力，但此时的分散性较差。若表面活性剂的亲油性较强，则具有较好的分散性，但吸附性较 差。因此，在不同的情况下，要求表面活性荆有不同的亲水亲油值(I-mB值)。由于表面活性 剂在金属表面上的吸附，一方面改变了界面的性质及金属表面的电荷分布状态，使金属表面的 能量状态趋于稳定，腐蚀反应的活化能升高(能量障碍增加)，腐蚀速率减慢。另一方面，被吸 附的表面活性剂的亲油基在金属表面上形成一层疏水性的保护膜，阻止了与腐蚀反应有关的 电荷和物质的移动，降低了腐蚀反应速率“】。 金属表面的电荷状态对表面活性剂的吸附尤为重要。表面活性剂在金属表面上的吸附主 要靠静电引力和范德华力，其中以静电引力最为重要。若在金属表面无电荷分布时的电位(‰ =0)为基准，当金属处于腐蚀介质中，若腐蚀电位大于零(卿袖)，金属表面带正电荷，因而易 吸附阴离子表面活性剂。若腐蚀电位小于零(甲，甲o)，金属表面带负电荷，因而易吸附阳离子 】35  表面括性剂。若腐蚀电位等于((P。=铷)，金属表面不带电荷，此时往往发生表面活性剂分子的 化学吸附。 无论发生哪种吸附，只要能在金属表面形成一种有效的保护膜，就能减缓介质对金属的腐 蚀。在实际的工业反应器中，大多数金属带负电荷(阴极抑制型)，所以大多采用含有硫、氮、磷 的阳离子表面活性剂作金属防腐剂，这类表面活性剂中含有的孤对电子，能与氢离子或其它阳 离子形成离子。这些离子以单分子层吸附在金属的表面上。如： R3N+H+=R3NH+ RSH+H+=Rs}珐R3P+H+=R3PH+ +——界面+ + H、／R＼ 尸／ 气／R＼ R—N—R H一9一H R—一P—R |||||T f金||||l|璃|||||||t 当带负电荷的金属表面吸附了这种阳离子以后，酸性介质中的氢离子很难再接近金属的 表面(H。的过电位增加)而与金属发生还原反应，使腐蚀受到抑制。由于金属在不同的介质中 的腐蚀电位不同，因此，必须注意表面活性剂对金属的选择性。例如：强碱性的季丁铵离子 [巴HON]+对1N的硫酸的防腐效果并不好。因为在1N和硫酸中铁的腐蚀电位是(吼=～0 28V，而铁的零电位是甲l=一0．37V，即：咖(咖故能表面带正电荷，难于吸附阳离子。若加 入少量能被金属铁强烈吸附的阴离子，如：氯离子、碘离子、硫氰根离子等。这些离子首先在金 属铁的表面吸附而使铁表面带负电，这样季丁铵盐的防腐蚀效果会大大加强。 另外，在酸性介质中胺类的用量不足时，不仅起不到防腐作用，而且会加速腐蚀反应的进 行。这是由于离子易在阴极区放电而使阴极反应加速。反应如下： R3NH++e—，R NI也+昙H2 不仅极性基团对腐蚀速率有如此重要的影响，非极性基团对腐蚀速率的影响也非常重要。 随着非极性基团中碳链的增长，防腐作用逐渐增强。因碳链增长以后，各碳链间引力增强了， 并且对金