2-巯基苯并咪唑缓蚀剂对Q235钢的缓蚀性能研究
2-巯基苯并恶唑对铜缓蚀作用的电化学研究
2-巯基苯并恶唑对铜缓蚀作用的电化学研究
严川伟;林海潮;曹楚南;郭黎平
【期刊名称】《中国腐蚀与防护学报》
【年(卷),期】1999(19)6
【摘要】用电化学方法考察研究了２巯基苯并恶唑（ＭＢＯ）在３％ＮａＣｌ溶液中对铜的缓蚀性能。
ＭＢＯ同时抑制阴极和阳极过程。
缓蚀效率与ＭＢＯ浓度、铜样品在含ＭＢＯ的溶液中预浸泡时间以及该溶液的腐蚀性有关。
当铜样品在ＭＢＯ饱和（１ｍｍｏｌ／Ｌ）的３％ＮａＣｌ中处理２０ｈ以上，缓蚀率达到约９９％，而处理介质不含ＮａＣｌ时则缓蚀率低得多。
因此，ＭＢＯ缓蚀膜的生成与铜本身的腐蚀过程有关。
【总页数】4页(P363-366)
【关键词】巯基苯并恶唑;缓蚀;铜;腐蚀;电化学
【作者】严川伟;林海潮;曹楚南;郭黎平
【作者单位】中国科学院金属腐蚀与防护研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室;东北师范大学化学系
【正文语种】中文
【中图分类】TG174.42
【相关文献】
1.苯并三氮唑和5羧基苯并三氮唑对铜缓蚀作用的光电化学比较 [J], 徐群杰;周国定;陆柱
2.HCl溶液中2-巯基苯并咪唑和1-苯基-5巯基-四氮唑对铜的缓蚀作用 [J], 张大全;高立新;周国定;龚琼;陆柱
3.苯并三氮唑和4-羧基苯并三氮唑对铜缓蚀作用的光电化学比较 [J], 徐群杰;周国定;陆柱;姚念;张红伟
4.苯骈三氮唑、2-巯基苯骈噻唑协同缓蚀作用机理探讨 [J], 旷亚非;陈曙;林志成
5.2-巯基苯并恶唑(MBO)在铜表面缓蚀膜研究 [J], 严川伟;何毓番;林海潮;曹楚南;郭黎平
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磁处理与缓蚀剂2-巯基苯并噻唑结合对铜的缓蚀效能与机理
磁处理与缓蚀剂2-巯基苯并噻唑结合对铜的缓蚀效能与机理孙旭辉;齐原;董书玉【摘要】为了考察磁处理与缓蚀剂2-巯基苯并噻唑(MBT)是否具有协同缓蚀作用,采用腐蚀失重法,测试了恒磁场、交变磁场、缓蚀剂MBT以及磁处理与MBT结合作用下紫铜挂片的腐蚀速率,并通过SEM、XRD、ATR-FTIR等分析方法研究了缓蚀作用机理.研究结果表明恒磁场缓蚀作用较小,而交变磁场具有一定缓蚀作用,其缓蚀机理是生成致密氧化物膜覆盖在金属表面.交变磁场能够降低水分子的极性,给水分子以能量和活性,从而增加了有机缓蚀剂MBT在水中的溶解度,在铜片上吸附的MBT量也相应增加了,因此,交变磁场与MBT具有协同缓蚀作用.达到同等缓蚀效能,协同作用可使得MBT用量减少60％.由于MBT是溶解在氢氧化钠溶液中,用量少则引入的碱含量随之降低,客观上降低了发电机内冷液的电导率.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2018(069)005【总页数】7页(P2120-2126)【关键词】交变磁场;缓蚀剂;腐蚀;表面;吸附【作者】孙旭辉;齐原;董书玉【作者单位】东北电力大学化学工程学院,吉林省吉林市132012;东北电力大学化学工程学院,吉林省吉林市132012;东北电力大学化学工程学院,吉林省吉林市132012【正文语种】中文【中图分类】TQ172.4引言发电机空芯铜导线的腐蚀问题一直是电厂中一个重要的研究课题，空芯铜导线材质是紫铜，被水中的溶解氧和二氧化碳腐蚀后，会引起内冷水中铜离子浓度增加、电导率升高，从而导致发电机泄漏电流增加[1]。
发电机内冷水处理方法选择不当时,很可能导致水质指标达不到标准要求，并且容易发生空心导线的堵塞或腐蚀，严重时会使线棒发热、甚至绝缘烧毁, 导致事故停机[2-4]。
国内外常用的防腐措施是在冷却水中添加缓蚀剂。
最有效的铜缓蚀剂有苯并三氮唑(BTA)、巯基取代的杂环化合物, 如2-巯基苯并噻唑(2-mercaptobenzothiazole, MBT)、2-巯基苯并咪唑( MBI)、2-巯基苯并唑(MBO)。
2-巯基苯并咪唑缓蚀剂对Q235钢的缓蚀性能研究
万方数据
第１期
张军，等：２一巯基苯并咪唑缓蚀剂对Ｑ２３５钢的缓蚀性能研究
７７
口＝％孚 口ｏ—ｊ氕■—＿二
（Ｌｌ１，）
式中，ｕ为腐蚀速率，ｇ／（ｍ２－ｈ）；Ｗ。和Ｗ。为试样的初始质量和最后质量，ｇ；Ｓ为试片的表面积，ｍ２；ｔ为腐
蚀时间，ｈ。缓蚀效率为
刀＝—＂Ｏｏ－－—可ｔ×１００
（２）
’
＂Ｏｏ
式中，田为缓蚀效率，％；＇Ｏｏ为不加缓蚀剂时试片的腐蚀速率；矶为加入缓蚀剂后试片的腐蚀速率。
可以看出，随着温度的升高缓蚀效率明显下降。这是因为温度的升高将增加腐蚀介质的对流和扩散，减
弱腐蚀微电池电极的极化作用，从而加速阳极过程和阴极过程，增加腐蚀速率。此外，随着温度的升高，缓蚀
万方数据
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青岛大学学报（工程技术版）
第２５卷
剂分子的热运动加快，更难于吸附在金属表面，所形成的保护
膜稳定性下降，因而缓蚀效率逐渐降低。
３ 结论
１） ２一巯基苯并眯唑分子在盐酸介质中具有良好的缓蚀性能。在一定的浓度范围内，随着缓蚀剂质量 浓度的增大，缓蚀效率不断增大，在其质量浓度达到０．５０ ｇ／Ｌ后，缓蚀效率基本保持不变，可达９４％以上； 缓蚀效率随温度的升高而下降。
０．０８２ ０．０４３ ０．２７０
０．０３４ ０．０３３ ０．２６１
２一ＳＨ—ＢＩ
０．１３６ ０．０３３ Ｏ．０６７ ０．１３２ ０．０２３ ０．０３３ ０．０３１ ０．０６１ ０．０８４ ０．１２２
２一ＳＨ～Ｂｌ（Ｈ＋）
０．０９５ ０．０４３ ０．０４４ ０．０９５ Ｏ．０１９ Ｏ．０１９ ０．０５４ ０．０５４ ０．１３０ ０．１７８
响，应用ＣＯＳＭＯ模型，在加极化的双数值基组ＤＮＰ水平上对所研究的缓蚀剂分子进行全电子计算，实空
一种复配缓蚀剂对Q235碳钢的缓蚀性能及机理研究
Q235摘要本文通过对不同成分复配缓蚀剂对Q235 碳钢的缓蚀性能及机理的研究，得出了一种复配缓蚀剂可以有效地提高Q235 碳钢的缓蚀性能，降低钢材的腐蚀速度。
实验结果表明，所选取的复配缓蚀剂能够降低钢表电极的极化电阻，使得表面形成一层致密的保护膜，从而起到抑制钢表面腐蚀的作用。
缓蚀剂中添加了适量的抗菌剂后，能够有效地抑制钢材表面的生物腐蚀。
同时，随着缓蚀剂中缓蚀剂成分及浓度的不同，其缓蚀效果也具有不同的优劣。
关键词：缓蚀剂；Q235 碳钢；复配；缓蚀性能；机理。
AbstractThis paper focuses on the study of the corrosion inhibition performance and mechanism of different composite corrosion inhibitors on Q235 carbon steel. A composite corrosion inhibitor was found to effectively improve the corrosion inhibition performance of Q235 carbon steel and reduce the corrosion rate of the steel. Experimental results show that the selected composite corrosion inhibitor can lower the polarization resistance of the steel surface electrode, and form a dense protective film on the surface to inhibit corrosion. Adding an appropriate amount of antibacterial agent in the corrosion inhibitor can effectively inhibit the biological corrosion on the steel surface. Moreover, the corrosion inhibition effect of the corrosion inhibitor varies with different components and concentrations.Keywords: corrosion inhibitor; Q235 carbon steel; composite; corrosion inhibition performance; mechanism.1.引言钢材是一种广泛应用于建筑、航空、自动化、制造等领域的材料。
苯并咪唑类缓蚀剂缓蚀性能的理论评价
ｔ ｅ ｒ ｔ ａ ｌ ｖ ｕ ｔｄ ｕ ｉｇ ｑ ａ ｔ ｍ ｈ ｍｉｔｙ ｃ ｃ ｌｔ ｎ ｎ ｌｃ ｌｒｄ ｎ ｍｉ ｓｓｍｕ ａｉ ｎ ， ｎ ｅ ｃ ｒｏ ｉ ｎ ｈ ｏ ｅ ｉ ｌ ｅ ａ ａｅ ｓｎ ｕ ｎｕ ｃ ｅ ｓｒ ａ ｕ ａｉ ｓ ａ ｄ ｍｏ ｅ ｕ ａ ｙ ａ ｃ ｉ ｌ ｔ ｓ ａ ｄ ｔ ｏ ｓ ｃ ｙ ｌ ｌ ｏ ｏ ｈ ｏ ｉｈ ｂ ｔ ｎ ｍｅ ｈ ｉｍ ｓ ａ ａｙ ｅ ． ｏ ａ ｃ ｖｔ ｎ ｉｅ ｎ ｉ ａｅ ａ － ｒ ａ ｔ ｂ ｎ ｉ ｄ ｚ ｌ ｏ ｅ ｔ ｅｈ ｇ ｅ ｔ ｎ ｉ ｉ ｏ ｃ ａ ｓ ｗａ ｎ ｚ ｄ Ｇｌ ｂ ｌ ｔ ｉ ｉｄ ｃ ｓ ｉ ｄ ｃ ｔ ｄ ｔ ｔ２ ｍｅ ｃ ｐ ｏ ｅ ｚｍ ａ ｏ ｅ ｂ ｒ ｉ ｈ ｓ ｉ ｎ ｌ ａｉ ｙ ｈ ｉ ｈ ｒ ａ ｔ ｎ ａ ｔ ｉｙ ａ ｎ ｅ ｆ ｕ ｌｃ ｌｓ Ｆ ｒｔ ｅ ｔ ｒ ｅ ｏ ｅ ｌｃ ｌｓ Ｆ ｋ ｉｉｄ ｃ ｓ ａ ｄ ｔ ｔ ｌｅｅ ｔ ｎ ｄ ｎ ｉ ｅ ｃｉ ｃ ｉ ｔ ｍｏ ｇ ｔ ｏ ｒ ｍｏ ｅ ｕ ｅ ． ｏ ｈ ｅ ｔ ｒ ｍｏ ｅ ｕ ｅ ． ｕ ｕ ｎ ｉｅ ｏ ｖ ｈ ｈ ｈ ｎ ｏ ａ ｌｃｒ ｅ ｓ ｙ ｏ ｔ
苯并咪唑衍生物缓蚀机理的理论研究
苯并咪唑衍生物缓蚀机理的理论研究院金星;郑海英;刘艳霞【摘要】目的对五种苯并咪唑衍生物缓蚀剂的缓蚀性能进行理论评价,并对其缓蚀机理进行理论研究.方法采用量子化学计算与分子动力学模拟相结合的方法.结果苯并咪唑、2-丙基苯并咪唑、2-戊基苯并咪唑、2-己基苯并咪唑的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)均分布在苯并咪唑环上,而2-对氯苄基苯并咪唑的最高占据轨道分布在苯并咪唑环上,最低空轨道分布在取代基上.分子的苯并咪唑环平行吸附在金属表面,取代基含有的烷基链会垂直于表面并指向溶液,对分子吸附的影响较小,而取代基含有的苯环则会发生平行吸附.在五种缓蚀剂分子中,苯并咪唑的能隙差(ΔE)为5.572 eV,在金属表面上的吸附能为364.19 kJ/mol,缓蚀性能最弱;2-对氯苄基苯并咪唑的能隙差为5.157 eV,吸附能为700.19 kJ/mol,缓蚀性能最强.结论苯并咪唑衍生物分子的取代基官能团会对缓蚀性能造成一定影响,缓蚀剂分子通过其前线轨道与Fe原子形成的配位键和反馈键稳定吸附在金属表面,吸附形态和前线轨道分布有关.【期刊名称】《装备环境工程》【年(卷),期】2018(015)008【总页数】6页(P44-49)【关键词】苯并咪唑;前线轨道;能隙差;吸附能;配位键;反馈键;平行吸附【作者】院金星;郑海英;刘艳霞【作者单位】察右中旗第一中学,内蒙古乌兰察布 013500;察右中旗第一中学,内蒙古乌兰察布 013500;集宁师范学院化学与化工学院,内蒙古乌兰察布 012000【正文语种】中文【中图分类】TG174.42苯并咪唑衍生物是一类含有 N原子的苯并杂环化合物，在该类化合物分子结构中的1,3位上各有一个高活性的N原子可以与金属表面的Fe发生相互作用进行吸附，可作为缓蚀剂使用，具有高效、低毒等优点，其基本结构如图1所示。
缓蚀剂的缓蚀性能受多种条件的影响[1]，但与分子自身的吸附性能密不可分。
咪唑啉类缓蚀剂腐蚀抑制作用
咪唑啉类缓蚀剂腐蚀抑制作用康永【摘要】CO2-H2S腐蚀一直是石油工业的一个棘手问题和研究热点。
CO2-H2S 腐蚀引起的设备和管道腐蚀失效，造成了巨大的经济损失以及严重的社会后果，所以开展抑制CO2-H2S腐蚀的研究具有深远的经济和社会效应。
而咪唑啉类缓蚀剂具有优良的缓蚀性能，随着缓蚀剂质量浓度增加，缓蚀率增加，当N-烷基苯并咪唑啉阳离子缓蚀剂质量浓度为50mg／L时，缓蚀率达到97．15％。
近年，针对CO2-H2S腐蚀问题，采用咪唑啉缓蚀剂处理的研究较多，通过金属与酸性介质接触在其表面形成单分子吸附膜，从而降低其电位达到缓蚀的目的。
文中对新型咪唑啉类缓蚀剂（季铵盐、酰胺基、硫脲基、苯并和膦酰胺味唑啉类缓蚀剂）的缓蚀机理以及研究现状作了详尽的概述。
%CO2/H2 S corrosion is a difficult problem and a hot R ＆ D subject in petrochemical industry. The corrosion failure of equipment and pipelines caused by CO2/H2S corrosion will result in not only a great economic loss but also a serious social consequence. Therefore, it is economically and socially beneficial to perform R ＆ D on CO2/H2S corrosion. Imidazoline corrosion inhibitor offers excellent corrosion inhibition performance. The corrosion inhibition rate increases with increasing mass concentration of the corrosion inhibitor. When N -alkyl benzimidazoline inhibitor is added at a dosage of 50 mg/L （mass）, the corrosion inhibition rate is as high as 97. 15%. In recent years＂ study on treatment of COJH2S corrosion with imidazoline corrosion inhibitor, the acidic media is contacted with metal to form single - molecule absorption membrane on the surface to change the reduction potential of hydrogenions and complex the oxidants in the solution so as to reduce the potential and inhibit the corrosion. The corrosion inhibition mechanism and research work of imidazoline corrosion inhibitors （i. e. quaternary ammonium, amido, thioureio, benzo and phosphono imidaxolines） are described in detail.【期刊名称】《石油化工腐蚀与防护》【年(卷),期】2012(029)001【总页数】5页(P1-5)【关键词】CO2-H2S腐蚀咪唑啉类缓蚀剂缓蚀机理研究现状【作者】康永【作者单位】陕西金泰氯碱化工有限公司技术部,陕西榆林718100【正文语种】中文【中图分类】TG174.42CO2-H2S常作为天然气或石油伴生气的组分存在于油气中。
盐酸溶液中有机磷缓蚀剂DPPM对Q235钢的缓蚀性能研究
盐 酸 溶 液 中有 机 磷 缓 蚀 剂 Ｄ Ｐ Ｐ Ｍ对 Ｑ ２ ３ ５钢 的 缓 蚀 性 能 研 究
谢 斌 一 ， 朱 莎莎 ， 李 玉龙 ， 邹立科 ｒ ， 谢 峰 ，陈 能
（ １ ． 四川理工学院功能材料研究所 ，四Ｊ Ｉ ｌ 自贡 ６ ４ ３ ０ ０ ０ ； ２ ． 材 料腐蚀与 防护 四川省重点实验室 ， 四川 自贡 ６ ４ ３ ０ ０ ０ ；
厂、 炼油 厂和 化 工 厂 等 的油 田水 处 理 和 冷 却 水 处 理 中 。 。由于现有缓蚀剂还存在着某些 问题 ， 所 以研 发
具 有 高效 、 廉 价 和 多 功 能 的 新 型 缓 蚀 剂 越 来 越 受 到 重
目前 ， 缓 蚀剂 的使 用 具有 投资 小 、 方便 、 高效、 经 济 和 适应性强 等众多 优点 ， 于是 它们 在金 属 清洗 、 金 属 工 程设施 和生 产设 备 中被 广 泛 的运 用 ， 其 中使 用 较 普
构易于修 饰 ， 缓蚀 效率 高 ， 因此可根 据 需要 对有 机 缓
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ ￣ ） ２ — ２ ０
基金项 目： 材料腐蚀与防护四川省重点实验 室基金项 目（ ２ ０ １ １ Ｃ Ｄ ３ ３， ２ ０ １ ２ Ｃ Ｌ １ ２ ） ； 四川理工学院研 究生创新基金项 目（ ｙ ２ ０ １ ２ ０ １ ７ ） ； 四ｊ １ １ 省应
遍的酸洗 缓 蚀 剂 为有 机 缓 蚀 剂 ， 有 机 缓 蚀 剂 存 在 结
视 。１ ， １ 一双（ 二苯膦基） 甲烷 （ Ｄ Ｐ Ｐ Ｍ） 是 一种常见的有
机 磷 配体 ， 广泛 应 用 于 金 属 有 机 化 合 物 的合 成 ， 特 别 在
多核簇合物的合成 中非常有用 。尽管有 人将 一些膦 化合物作为缓蚀剂进行 了研究 ， 然而 Ｄ Ｐ Ｐ Ｍ作为缓蚀剂
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摘要：采用静态失重法研究了２一巯基苯并咪唑缓蚀剂在盐酸溶液中对Ｑ２３５钢的缓蚀
性能。结果表明，２一巯基苯并咪唑缓蚀剂具有良好的缓蚀性能，缓蚀效率可达９４．ｏ％以
上；随温度的升高，缓蚀剂的缓蚀效率显著降低。为了进一步研究缓蚀剂的作用机理，运
用量子化学方法计算了缓蚀剂的ＥＨｏＭｏ、Ｅ。ＵＭｏ、电荷分布、Ｆｕｋｕｉ指数等表征分子活性的
表１ Ｑ２３５钢片的腐蚀速率和缓蚀效率的实验数据
剂的质量浓度，测定Ｑ２３５钢的腐蚀速率及缓蚀效率
的实验数据，见表１所示。由表１可知，随缓蚀剂浓度
的增加，试片腐蚀速率逐渐下降，缓蚀效率逐渐升高。
当缓蚀剂质量浓度ｄ０．０３ ｇ／Ｌ时，缓蚀效率随缓蚀剂
浓度的增加急剧增大，浓度达到０．０３ ｇ／Ｌ时，缓蚀效
１ 实验和计算方法
１．１静态失重法测量 实验选用的钢片为５０ ｍｉｎｘｌ０ ｍｉｎｘ２ ｍｍ的Ｑ２３５钢，其主要成分为Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，其质量分数分别
为０．１４％，０．１３％，０．４４％，０．０１５％，０．０３１％。腐蚀介质为不同质量浓度的盐酸溶液。实验前，用２２０＃， ４００＃，６００＃水砂纸对试片逐级打磨，使表面无刻痕和麻点，然后用丙酮、无水乙醇对试片进行脱脂处理，冷 风吹干，用电子天平秤取试样的初始质量，之后将试片悬挂于所盛腐蚀介质溶液的烧杯中，在恒温水浴锅中 静置２４ ｈ后，取出试片，除去腐蚀产物，用去离子水、丙酮、无水乙醇清洗并除油，冷风机吹干，最后再用电子 天平称其质量。
域也存在共轭效应，含有孤对电子，易于与金属表面形成化学吸附。质子化后，分子结构中的两个Ｎ原子不 可区分，７Ｎ一９ｃ和８Ｎ一９ｃ的键长均为１．３４７ Ａ，介于单键和双键结构；分子结构具有更高的对称性，结构
更稳定。
键长（Ａ），键角（。） 图２ ２一巯基苯并咪唑缓蚀剂在质子化前后采用ＰＢＥ／ＤＮＰ理论水平优化的几何构型
显影响，缓蚀效率维持在最大值范围内。 ２．２温度对缓蚀剂缓蚀效率的影响
为进一步考察环境温度对２一巯基苯并咪唑缓蚀性能的影响规律，深入分析其作用机理，本文测得在缓
蚀剂浓度为０．５０ ｇ／Ｌ，盐酸浓度为６０ ｇ／Ｌ、腐蚀时间为２４ ｈ不变的条件下，改变体系的温度时，２一巯基苯 并咪唑缓蚀剂的缓蚀效率与温度的关系曲线，见图１所示。
１．２量子化学计算
密度泛函理论（ＤＦＴ）是一种经济、高效的量子化学计算方法，可提供足够精确的几何构型和电子分布
等信息，目前在缓蚀剂分子结构和活性分析等方面得到广泛应用。本文采用Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｔｕｄｉｏ ４．０软件包嘲
中的Ｄｒｏｏｌ３模块，运用密度泛函理论（ＤＦＴ）中的广义梯度近似ＧＧＡ／ＰＢＥ方法，考虑溶剂水（ｅ＝７８．５３）的影
参数，结果显示，２一巯基苯并咪唑在水溶剂环境中以质子化形式存在，质子化后的分子具
有更好的全局反应活性和局部反应活性，可在金属表面形成多中心的吸附，从而提高了缓
蚀效率。
关键词：２一巯基苯并咪唑；失重法；缓蚀效率；量子化学计算
中图分类号：ＴＧｌ７４．４２
文献标识码：Ａ
酸洗广泛应用于冶金、机械、交通、电力等部门中的换热设备、传热设备和冷却设备的除垢和防垢等生产 工艺过程叫，它能够快速去除碳钢表面的氧化皮和锈蚀物，成本低，见效快Ｃｚ，ｓ］。然而，酸洗液对金属设备也 具有腐蚀作用，所放出的氢扩散到金属内部易造成设备的氢脆，同时挥发产生的酸性气体会使劳动条件恶 化。在酸洗液中添加缓蚀剂，不仅可以防止金属材料在酸洗过程中被“过蚀”，有利于减少酸液的用量，而且 不改变原有的工艺和设备，操作简单，因而被广泛应用ｎ］。酸洗缓蚀剂绝大数是含有Ｎ、０、Ｓ、Ｐ等杂原子的 有机杂环化合物，其通过物理吸附或化学吸附在金属表面形成分子定向排列的保护膜，从而减缓或抑制了金 属基体的腐蚀［５］。２一巯基苯并咪唑（２一ＳＨ—ＢＩ）以其优良的性能广泛应用于碳钢、铝、铜等金属的酸洗过 程，可有效抑制盐酸、硫酸、磷酸等腐蚀，多年来，一直受到国内外科研人员的高度重视Ｃ６，７３。本文以２一巯基 苯并咪唑缓蚀剂为对象，采用静态失重法测定了缓蚀剂在盐酸介质中对Ｑ２３５碳钢的缓蚀效率，并通过量子 化学计算得到表征分子活性的参数（ＥＨｏＭｏ、Ｅ。ｕＭｏ、电荷分布、Ｆｕｋｕｉ指数等），深入分析其缓蚀机理，以期为 设计开发高效酸洗缓蚀剂提供理论指导。
万方数据
第１期
张军，等：２一巯基苯并咪唑缓蚀剂对Ｑ２３５钢的缓蚀性能研究
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口＝％孚 口ｏ—ｊ氕■—＿二
（Ｌｌ１，）
式中，ｕ为腐蚀速率，ｇ／（ｍ２－ｈ）；Ｗ。和Ｗ。为试样的初始质量和最后质量，ｇ；Ｓ为试片的表面积，ｍ２；ｔ为腐
蚀时间，ｈ。缓蚀效率为
刀＝—＂Ｏｏ－－—可ｔ×１００
（２）
’
＂Ｏｏ
式中，田为缓蚀效率，％；＇Ｏｏ为不加缓蚀剂时试片的腐蚀速率；矶为加入缓蚀剂后试片的腐蚀速率。
随着缓蚀剂浓度的增加，更多的缓蚀剂分子吸附在Ｑ２３５钢表面，提高了缓蚀剂分子吸附层的覆盖度，缓蚀性能
也随之提高；当缓蚀剂质量浓度为０．５０ ｇ／Ｌ时，缓蚀剂分子在Ｑ２３５钢表面达到饱和吸附，形成一层完整致密
的保护膜，有效地阻碍腐蚀介质向金属表面扩散，缓蚀效率达到最大值；浓度再增大时，对保护膜的性能没有明
２．３量子化学计算
鋈
在酸性条件下，苯并咪唑缓蚀剂及其衍生物以质子化形
夸
斟
耧
式存在，因此，需要对化合物的质子化形式进行研究。图２给
督
出了２一巯基苯并眯唑缓蚀剂分子在质子化前后通过ＰＢＥ／
翳
ＤＮＰ理论水平计算得到的优化结构。
未质子化的缓蚀剂分子咪唑环中原子之间的键长和内键
角分别介于１．３２３ Ａ～１．４１８ Ａ和１０４．６。～１１３．４。之间，与
表３质子化前后２一巯基苯并咪唑缓蚀剂分子的Ｍｕｌｌｉｋｅｎ电荷分布和Ｆｕｋｕｉ函数值
原子
圯 比 ｛；｝ 妃 沁 忙 Ⅲ 州 虻
ｌ呈
２一ＳＨ—ＢＩ 一０．１３２ —０．１１６ —０．１１３ —０．１３９
０．１９７ ０．１１５ —０．３２８ —０．４１８ ０．３７１ —０．２４４
电荷 ２～ＳＨ—ＢＩ（Ｈ＋）
表２质子化前后２一巯基苯并咪唑缓蚀剂分子的全局反应活性参数
万方数据
第１期
张军，等：２一巯基苯并咪唑缓蚀剂对Ｑ２３５钢的缓蚀性能研究
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２一巯基苯并咪唑缓蚀剂分子质子化前后Ｃ，Ｎ，Ｓ原子的Ｍｕｌｌｉｋｅｎ电荷分布见表３所示。可见，７Ｎ， ８Ｎ，１０Ｓ原子带有较大的负电荷，５Ｃ，６Ｃ，９Ｃ原子带有较大的正电荷。此外，在Ｍｕｌｌｉｋｅｎ电荷分布的基础上 计算了缓蚀剂分子质子化前后各原子的Ｆｕｋｕｉ函数（见表３）。Ｆｕｋｕｉ函数不仅可以测定分子的化学活性点 位和强弱，同时还可以确定活性区域的亲核或亲电子特性；厂一（，－）或ｆ＋（ｒ）数值越大，该部位活性越强，即该 部位失去或得到电子能力越强［１１’１２］。ｆ一（ｒ）的计算数据显示，质子化后，８Ｎ原子的亲核特性消失，亲电试剂 进攻的部位由３Ｃ，８Ｎ，１０Ｓ转移到２Ｃ，３Ｃ，５Ｃ，６Ｃ，１０Ｓ，进而增加了缓蚀剂分子亲电取代的活性部位，可形成 更多中心的吸附；ｆ十（，．）的计算数据表明，质子化后，分子的亲核取代的活性部位仍为１Ｃ，４Ｃ，９Ｃ，１０Ｓ，但是 亲电子能力较未质子化时的情况下有所提高。在盐酸溶液中，２一巯基苯并咪唑缓蚀剂分子具有优良的缓蚀 性能，是其在溶剂条件下发生质子化，具有更强的全局反应活性和局部反应活性，可与金属表面发生相互作 用，进而具有更好的缓蚀性能。
质子化前后，２一巯基苯并咪唑缓蚀剂分子的总能量（ＥＴ）、最高占有分子轨道能量（ＥＨＯＭ０）、最低占有分 子轨道能量（Ｅ。ｕＭｏ）、能隙（△Ｅ）、化学势（“）等全局活性指数的计算数据见表２所示。可以看出，质子化后的 分子能量低于未质子化的分子能量，这说明在水溶剂存在条件下，２一巯基苯并咪唑缓蚀剂分子应以质子化 形式存在；质子化的缓蚀剂分子硬度减小，说明分子给电子能力增强，易于向Ｆｅ原子空的ｄ轨道提供电子形 成配位键；其化学势降低，亲电子指外层电子形成反馈键；质子化的缓蚀剂分子能隙数值较小，进一步表明质子化的缓蚀剂分子具有更强的反应 活性，可提高分子与金属表面的结合强度，形成更加稳定的化学吸附。
３ 结论
１） ２一巯基苯并眯唑分子在盐酸介质中具有良好的缓蚀性能。在一定的浓度范围内，随着缓蚀剂质量 浓度的增大，缓蚀效率不断增大，在其质量浓度达到０．５０ ｇ／Ｌ后，缓蚀效率基本保持不变，可达９４％以上； 缓蚀效率随温度的升高而下降。
第２５卷第１期 ２ ０ １ ０年３月
青岛大学学报（工程技术版） ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＱＩＮＧＤＡＯ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（Ｅ＆Ｔ）
文童编号：１００６—９７９８（２０１０）０１—００７６一０５
Ｖ０１．２５ Ｎｏ．１ Ｍａｒ．２ ０ １ ０
２一巯基苯并咪唑缓蚀剂对Ｑ２３５钢的缓蚀性能研究
张 军，任振甲，燕友果，于立军，乔贵民
一Ｏ．１１３ —０．０９４ —０。０９５ —０．１１３
０．２０８ ０．２０７ —０．２８７ —０．２８５ ０．４６６ 一Ｏ．“Ｏ
，一（ｒ）
２一ＳＨ—ＢＩ ２～ＳＨ—ＢＩ（Ｈ＋）
０．０５２
０．０３９
０．０４３
０．０７３
０．０８０
０．０７３
０．０３７
０．０４０
０．０６８ ０．０５４ ０．０２６
０．０７３ ０．０７３ ０．０３５
导致金属表面存在许多微观腐蚀电池，２一巯基苯并咪唑缓蚀剂则通过物理吸附或化学吸附作用在金属表面
形成一层致密的保护层，改变金属基体表面的电荷状态和界面性质，使金属表面的能量状态趋于稳定化，增
加了腐蚀反应的活化能，进而减缓或抑制腐蚀反应进程。缓蚀剂浓度很低时，２一巯基苯并咪唑分子虽然能
够稳定的吸附在金属表面，但不能在金属表面形成完整的保护膜，因而不能有效抑制盐酸对Ｑ２３５钢的腐蚀；
率已达８３．５％；缓蚀剂质量浓度在０．０３～０．５０ ｇ／Ｌ