[科普中国]-腐蚀抑制剂

简介

随着我国经济的高速发展，石油的消耗与日俱增，对我国石油需求和环境保护造成了巨大压力。

从我国能源结构看，煤炭的储量巨大，利用煤炭资源生产甲醇，替代部分石油是解决石油能源短缺的有效途径之一。但是，由于甲醇的极性较大，亲水性很强，使得甲醇汽油在生产、储存、运输等过程中会有少量的水引入以及燃烧以后产物中会有少量的甲酸或者甲醛，这就加速了汽油的氧化速度，这难免会对金属产生腐蚀1。

腐蚀试片的选择甲醇汽油在储存、运输以及使用过程中会接触到很多的金属材料，由于甲醇汽油的腐蚀性，会对这些金属产生或多或少的腐蚀。所以本实验选择在实际应用中接触比较多的钢、铜、锌和铝4 类金属作为腐蚀试片，来考察甲醇汽油对金属的腐蚀情况。

腐蚀试验最佳温度的确定依据美国ASTM 标准G32-72，腐蚀试验的最佳温度应该与夏季天气的最高温度相当，温度范围一般应该为40 ～ 45℃。所以本次试验采用40℃作为对金属试片的浸泡腐蚀试验温度。

甲醇汽油对金属试片的腐蚀汽油中添加甲醇以后，混合体系会对发动机系统的许多金属产生腐蚀，不同比例甲醇汽油( M15-M30) 对不同金属的腐蚀情况。

对于M15 甲醇汽油，即使甲醇的添加量很少，相比93#汽油来说，汽油中少量甲醇的存在依然大大加快了金属的腐蚀。并且随着甲醇汽油中甲醇含量的升高，对金属的腐蚀性不断增大。

单一缓蚀剂对金属的缓蚀效果利用失重法通过单因素试验，筛选出对金属材料缓蚀较好的缓蚀剂。由实验数据可知，在甲醇汽油中钢片腐蚀最为严重。所以本研究通过在甲醇汽油试液中添加不同种类的缓蚀剂，测量钢片腐蚀后的失重量，以此为依据判断各缓蚀剂的缓蚀效果。

与0 号无缓蚀剂的空白对照组相比，添加有苯甲酸钠、苯并三氮唑、吡唑酮、十二烷基磺酸钠的甲醇汽油试液对金属试片的腐蚀失重明显降低，说明这4 种缓蚀剂对金属的缓蚀效果明显。

腐蚀抑制剂的关键是保护膜与金属表面结合强度的大小。如果结合力小，则容易脱落，失去防腐作用。而不同的金属对于不同化合物的结合力不同，因此需要将不同的化合物进行复配，以适用不同的金属。所以，本实验选择苯甲酸钠、苯并三氮唑、吡唑酮、十二烷基磺酸钠作为缓蚀剂，在此基础上对其进行复配设计以满足对不同金属的缓蚀作用效果。

缓蚀机理的探讨甲醇汽油的腐蚀抑制剂一般由极性基团和非极性基团组成，极性基团可以吸附在金属表面的活性点，在金属表面形成一层保护膜; 非极性基团一侧整齐排列向外，可以隔离甲醇、甲酸、水等物质对金属的腐蚀。

本研究中复配的缓蚀剂为吸附型有机缓蚀剂。此类缓蚀剂在腐蚀介质中对金属表面有良好的吸附性。它们具有极性基团，可被金属的表面电荷吸附，在整个阳极和阴极区域形成一层致密的单分子膜，阻止或减缓了相应的电化学反应。而甲醇、甲酸、水等物质则由形成的非极性基团阻挡在保护膜外部，以隔离对金属的进一步腐蚀2。

总结1) 甲醇汽油可以腐蚀钢、铜、锌、铝等金属，对钢片腐蚀最为严重，并且腐蚀程度与甲醇含量成正比。

2) 筛选出了十二烷基磺酸钠、苯甲酸钠、苯并三氮唑、吡啶酮作为单一缓蚀剂，并且在此基础上进行复配。当试液pH = 3，水浴温度T = 40℃，缓蚀剂配比为十二烷基磺酸钠、苯甲酸钠、苯并三氮唑、吡啶酮质量比= 10∶ 7∶ 5∶ 1，缓蚀剂用量为200 mg /L时，复配缓蚀剂对金属试片有很好的缓蚀效果，缓蚀率可以达到80%左右。

3) 本工作自制的复合缓蚀剂对甲醇汽油能够接触到的常用的金属均有较好的缓蚀效果，且在甲醇汽油中的添加量相对较少，有较好的经济性，有助于甲醇汽油的产业化推广3。