环境友好型缓蚀剂的研究现状及展望摘要:综述了国内外高效环境友好型缓蚀剂的研究进展, 展望了新型高效环境友好型缓蚀剂的发展趋势。
从对环境友好型缓性剂制备方法的改进和开发该类缓蚀, 存在的问题等方面进行综合评价, 指出运用绿色化学的思想研究和制备环况友好型缓饮是未来缓性剂的发展方向。
关键词:腐蚀环境友好缓蚀剂Environmental Friendly Corrosion Inhibitors Research Present SituationAnd ProspectAbstract :At Home And Abroad Were Summarized Efficient Environment Friendly Corrosion Inhibitors Research Progress,The Prospect Of New And High Efficient Environmental Friendly Corrosion Inhibitors Trend Of Development.Corrosion Inhibition From The Improvement And Development Of Environment-Friendly Sexual Relief Agent Preparation Method Such, The Existing Problems Of The Comprehensive Evaluation, Pointed Out That The Idea Of Using Green Chemical Research And Preparation Ring In Friendly Slow Drink Is The Future Of Slow The Development Direction Of The Agent.Key Words: Corrsosion Environment Friendly Corrosion Inhibitors腐蚀是现代工业和生活中的重要破坏因素,据估计,腐蚀造成的直接经济损失约占国民生产总值的3 %～4 %. 而添加缓蚀剂是一种工艺简便、成本低廉、适用性强的方法,被广泛应用于石油开采、化学清洗、水处理和金属制品储运等工程中. 近些年来,随着人类环境保护意识的增强和可持续发展思想的深入,对缓蚀剂的开发和应用也提出了新的要求,围绕性能和经济目标研究开发对环境不构成破坏作用即环境友好缓蚀剂成为未来缓蚀剂的发展方向。
本文在综合国内外文献的基础上并结合我们自己的研究工作,介绍了环境友好缓蚀剂的研究展状况.腐蚀是现代工业和生活中的重要破坏因素，添加缓蚀剂是一种工艺简单、成本低廉、有效的腐蚀控制方法，而研究开发低毒或无毒、易生物降解、高效的环境友好型缓蚀剂正成为防腐蚀技术发展的一个重要方向。
1缓蚀剂缓蚀剂是一种以适当的浓度和形式存在于环境( 介质) 中的,可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物。
缓蚀剂技术由于具有操作简单、见效快、能保护整个系统等优点, 而广泛应用于石油品生产加工、化学清洗、大气环境、工业用水、仪表制造等生产过程。
近年来缓蚀剂和缓蚀技术的研究和应用发展很快, 如多功能通用缓蚀剂、高效低毒型缓蚀剂( 如环保型精细化学品HA21 气相缓蚀剂) 、杂环型缓蚀剂、低聚型缓蚀剂已相继研制成功。
人们更加注重环保和可持续发展，所以又相继开发出了对环境友好的缓蚀剂种类。
1.1 缓蚀剂的种类缓蚀剂的种类繁多,使用条件各异而且缓蚀机理又十分复杂。
根据缓蚀剂使用的介质、对电极过程的影响、在金属表面形成保护膜的特征等不同而有不同的分类方法。
通常按照化学组成可以将其分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂两类。
1.1.1有机缓蚀剂大量的有机化合物如醛类、胺类、羧酸、杂环化合物等可以作为有机缓蚀剂,已知目前至少有141个基本品种. 作为缓蚀剂的有机化合物通常由电负性较大的N、O、S 等原子为中心的极性基和C、H 等原子组成的非极性基构成,能够以某种键的形式与金属表面结合. 肉桂醛、糠醛和香草醛是醛类化合物中比较典型的环境友好缓蚀剂。
肉桂醛是近年来发展的高效低毒醛类有机缓蚀剂,其对金属的缓蚀作用主要是基于吸附和聚合成膜过程。
有机胺类化合物是缓蚀剂中应用最多的一类物质。
脂肪胺、芳香胺、一元胺、二元胺或聚胺及它们的盐均被广泛应用于金属的缓蚀领域.。
开发环境友好的胺类缓蚀剂必须引入新的低毒性的有机胺化合物来替代有毒的胺化合物及其盐的应用。
目前研究开发的羧酸类环境友好缓蚀剂多数为脂肪族取代羧酸,主要应用于中性水介质. 酰基肌氨酸合成原料易得,无毒性,易被生物降解,不会造成环境污染,且PH 适用范围很宽(6～11) ,很有发展前途。
其缓蚀机理主要是通过与金属离子螯合,形成单分子层的螯合被膜吸附于金属表面,同时分子中疏水性的长链烃基可定向排列于金属表面,使金属得到保护。
S - 羧乙基硫代琥珀酸(CESTA) 是近年来为满足环境保护的要求而出现的新型非磷缓蚀剂。
它溶于水、生物降解性好、低毒、在较宽PH范围内均具有缓蚀和阻垢等特性. 目前已由日本MTS 公司投产,应用前景良好。
氨基酸是分子中兼具有碱性氨基和酸性羧基的两性化合物,其不但可以通过蛋白质水解制得,而且在自然环境中能够全部分解,因而在80 年代后成为备受关注的绿色环保型缓蚀剂，它对环境没有毒性,而且能全部生物降解成对环境无毒的化学品。
有机合成技术的进步拓宽了聚合物在腐蚀防护领域中的应用,近年来分子中含有多个活性基团的低聚型缓蚀剂的研究引起了人们的重视. 低聚物不同于高聚物,它有一定的溶解挥发能力,在金属表面又有较大的覆盖面积,并且有可能通过有目的的设计裁剪使其分子中各种活性基团之间具有协同用而使缓蚀效果显著提高. 高立新等[37 ]利用MANNICH胺甲基化反应,通过一个亚甲基将吗啉分子和其他种类的胺分子连接,合成出含吗啉单元的多元胺型环境友好气相缓蚀剂,其分子结构中含有多个活性胺单元,对黑色金属具有很好的缓蚀作用,可以取代目前毒性较大的亚硝酸二环己胺气相缓蚀剂.1.1.2无机缓蚀剂无机缓蚀剂的种类相对于有机缓蚀剂少,而且要求比较高的浓度才能有效工作. 与有机缓蚀剂的作用机理不同,无机缓蚀剂一般是通过氧化金属表面而生成钝化氧化物膜或者在金属表面阴极区形成沉淀膜来抑制腐蚀反应的进行。
80 年代以来,无机缓蚀剂的研究侧重于寻求对生态环境无污染的无机化合物来消除对环境有害的化合物的应用。
钼酸盐、钨酸盐和稀土化合物是近期开发应用的环境友好无机缓蚀剂。
虽然稀土缓蚀剂的应用工艺得到较大的发展,但是在稀土缓蚀剂的缓蚀机理研究方面相对滞后,对许多问题尚存争议。
稀土缓蚀剂目前存在的问题主要是成本较高,应用工艺复杂,处理时间长,距实际工程化应用有一定差距。
2高效环境友好型缓蚀剂的最新进展依据可持续发展的社会理念，当今社会需要的是绿色化学，对环境有好多的材料。
因此应运而发展的环境友好型缓蚀剂的发展。
2000年，刘铮[1]采用失重法研究了植物型缓蚀剂没食子酸对碳钢的缓释性能。
实验表明，在40℃和条件下, 在5％稀盐酸中, 使用没食子酸与六次甲基四胺有较强的协同作用, 其复配缓蚀率大于96％。
通过研究找到了没食子酸在碳钢上的吸附等温式, 计算出钢溶解的表观活化能, 从而揭示了没食子酸在碳钢上的吸附机理。
2002年, 张大全[2]讨论了缓蚀剂应用开发的进展及其对环境的影响。
基于绿色化学概念, 从缓蚀剂的分子设计, 合成路线、复配增效和应用性能等方面出发, 综合评价和认识缓蚀剂应用开发的环境负荷及经济效益, 探讨了缓蚀剂的发展方向。
王慧龙[3]等进一步介绍了环境友好缓蚀剂的研究进展, 指出有机缓蚀剂中, 醛类、胺类、梭类、杂环化合物通常由极性较大的N,O和S等原子为中心的极性基和C和H等原子组成的非极性基构成, 能以某种键的形式与金属表面结合, 氨基酸是分子中兼具有碱性氨基和酸性梭基的两性化合物, 缓蚀效率随分子中碳氢链长度和氨基数目的增加而增大。
2007年M.M.EI-Rabiee，N.H.HELAL[4]等人运用开路电位测量、极化曲线和电化学阻抗谱 (EIS) 的研究方法, 测试了腐蚀电流I CORR、腐蚀电压E CORR和电阻R CORR。
研究了甘氨酸、谷氨酸、丙氨酸、领氨酸和半胧氨酸5种氨基酸, 在不同的PH值的铅矿水溶液中的腐蚀控制。
考察了在酸溶液CL-对缓蚀效率的影响在中性和碱性溶液中, 加人氨基酸能提高金属的腐蚀的极化电阻。
在加缓蚀剂和无缓蚀剂情况下, 研究了组氨酸、甘氨酸, 在浓度比较低(25MMOL/L)时最有希望作为环境友好性缓蚀剂。
有机胺类化合物是缓蚀剂中应用最多的一类物质。
脂肪胺、芳香胺、一元胺、二元胺或聚胺及它们的盐均被广泛应用于金属的缓蚀领域。
开发环境友好的胺类缓蚀剂必须引人新的低毒性的有机胺化合物来替代有毒的胺化合物及其盐的应用。
例如以更多的长链脂肪胺、聚胺来替代和减少芳香胺的应用。
聚胺及其衍生物主要用在石油工业中, 由聚胺制成的酞胺、咪哩琳及聚酞胺等化合物作为低毒性的缓蚀剂被广泛用于抑制金属的腐蚀。
目前研究开发的狡酸类环境友好缓蚀剂多数为脂肪族取代梭酸, 主要应用于中性水介质。
酞基肌氨酸合成原料易得, 无毒性, 易被生物降解, 不会造成环境污染, 且PH 值适用范围很宽(6-11), 是一种很有发展前途的缓蚀剂[4]。
其缓蚀机理主要是通过与金属离子赘合, 形成单分子层的鳌合被膜吸附于金属表面, 同时分子中疏水性的长链烃基可定向排列于金属表面, 使金属得到保护。
S-梭乙基硫代琥珀酸[CESTA]是近年来为满足环境保护的要求而出现的新型非磷缓蚀剂。
CESTA具有溶于水、生物降解性好、低毒、在较宽PH值范围内均具有缓蚀和阻垢等特性。
目前已由日本MTS公司投产，应用前景良好。
M.A.Quraishi等人通过含有不同取代基的三哇化合物和芳醛进行缩合反应, 合成出一系列三哩衍生物缓蚀剂。
由于在这些三哇缓蚀剂的分子结构中包含有三个氮原子的三哇环、琉基和甲亚胺基等多个活性吸附中心, 因而表现出优异的缓蚀性能。
腐蚀实验证实, 这些化合物对于高温高浓度HCL溶液中Fe的缓蚀作用都接近或超过相同浓度的丙炔醇。
较之毒性高、价格昂贵的丙炔醇而言, 这一系列的三哇衍生物具有低毒、价格适中、酸化作业中不产生有毒蒸汽的特点, 有望替代丙炔醇成为油井高温酸化作业用缓蚀剂的主剂。
3环境友好型高效缓蚀剂存在的问题为实现人类生活空间无毒、无公害缓蚀剂技术的目标, 基于绿色化学技术的环境友好型缓蚀剂的应用开发在近几十年来取得了许多有价值的成果。
未来研究的前沿将是绿色、环保、新型缓蚀剂的研究与开发。