改性木素的缓蚀性能研究

李焱，陈文瑾，谢燕，曾祥钦 (贵州工业大学化工系贵州贵阳550003) 0 前言对于冷却水系统来说，设备的腐蚀常常是令人头痛的问题。添加缓蚀剂是防腐的重要手段之一。由于它投资少，使用方便、效率高，且能使整个系统凡与介质接触的管道、阀门、构件与设备均能得到保护，因而是任何其它防腐措施无法比拟的。目前水系统的缓蚀剂国内外品种多、研究多，随着现代工业的飞速发展和环境限制要求的提高，开发高效、无毒、价廉和保护环境的水系统缓蚀剂仍是目前研究的重要课题。来源于造纸废液的木质素是自然界数量巨大、待开发的潜在资源。以它作为基本原料，经过改性合成高效缓蚀剂，显然是一条可资推广的途径。我们研究了木质素的改性工艺，使反应在较温和的条件下进行；改性物的红外光谱图及其溶解度的变化证明木质素改性是成功的，有含磷基团接枝其上；我们还用失重法和电化学法反复测定了所研制的改性木素的缓蚀性能。实验结果表明：该缓蚀剂是一种阳极型缓蚀剂，缓蚀性能良好，具有应用前景。 1 改性木素的制备 1.1 原料硫酸盐木素：将硫酸盐法的制浆黑液酸化、混凝沉淀、洗涤与风干制得。磺化木素：黑龙江开山屯造纸厂生产。三氯化磷：贵州磷酸盐厂生产。甲醛等其它试剂均为分析纯试剂。 1.2 合成合成采用Mannich(曼尼希)反应，根据不同来源的木质素的结构特征，采用不同的合成工艺，得到深棕色、粘稠的含磷改性木质素产物，它的红外光谱见图1：由图中可看出：改性产物在923.41 cm-1处有一个强的P-OH的伸缩振动吸收峰；在712.05 cm-1处有一个P-O-P基引起的振动吸收峰；在1165.84 cm-1处及759.07 cm-1处分别有P=O基及P-C基的振动吸收峰。从光谱图知道，改性产物中有含磷基团存在。此外，改性产物的溶解度发生了明显变化，原来不溶于酸性水溶液中的木素，改性后变得易溶了。提纯后的样品经中科院贵阳地球化学研究所分析测定，含磷量为2.33%。

2 静态挂片试验静态挂片试验所用试片材质为A3钢，试验参照标准进行，介质为0.52N硫酸溶液，温度为20±2℃，连续试验48小时，结果见表1 表1 静态挂片试验结果

由表中数据可看出，加入缓蚀剂后，可以明显地抑制酸性介质中A3钢的腐蚀速度，当加入量为20 mg/l时，缓蚀率最高可达87%以上，而缓蚀剂的用量很小(10 mg/l)时，就有较高的缓蚀率(79.6%)，说明该系列缓蚀剂是一类很好的酸性介质缓蚀剂。 3 极化曲线实验 3.1塔菲尔极化曲线外延法我们采用恒电位法测定A3钢在未加缓蚀剂的在0.52N硫酸水溶液中的极化曲线及A3钢在加了缓蚀剂的0.52N硫酸水溶液中的极化曲线。实验表明所测得的阴极极化曲线重现性好，并且有明显的直线段。但是阳极极化曲线重现性差，直线区域太短，斜率不易读准。为此采用从阴极极化曲线的直线段外推以求取icorr的方法，并计算缓蚀率。图2为根据实测数据作出的极化曲线。图中曲线1和1′是未加缓蚀剂时的极化曲线，而2和2′则是加了20 mg/l缓蚀剂的。从图中可见，投加了20 mg/l缓蚀剂后，A3钢在0.52N硫酸水溶液中的阳极极化曲线斜率增大而阴极极化曲线斜率基本无变化，腐蚀电流下降(ic2<ic1)，故2-2′曲线所示的缓蚀剂阻滞了阳极过程。 3.2 自腐蚀电位的变化根据实验结果，A3钢于0.52N硫酸水溶液中，在添加了缓蚀剂后，其自腐蚀电位随缓蚀剂浓度的变化曲线见图3。由图可明显看出，随着缓蚀剂浓度的增加，A3钢的自腐蚀电位向着正向移动(与空白时对比)，这结果进一步说明该缓蚀剂阻滞了阳极过程，是一种阳极型缓蚀剂。