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摘要
目的 提取制备一种环境友好型缓蚀剂，并研究缓蚀剂对冷轧钢在1.0 mol/L盐酸溶液中的缓蚀性能。方法 利用超声波提取法从荞麦中提取得到荞麦提取物。采用失重法和电化学法研究了荞麦(Fagopyrum esculentum Moench.)提取物(FEME) 对冷轧钢在HCl介质中的缓蚀性能，测试了缓蚀溶液的紫外光谱(UV)、电导率及表面张力，并通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM) 、X-射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FTIR)表征了钢表面的微观形貌、化学组成及接触角测量仪测定了钢表面的亲水/疏水性，分析了FEME中的主要成分，进而深入探究了其缓蚀有效成分及作用机理。结果 FEME在1.0 mol/L HCl中具有良好的缓蚀性能，100 mg/L FEME的缓蚀率达90.1% (30 ℃)；FEME在钢表面的吸附服从Langmuir吸附等温式，标准吸附Gibbs自由能(△G~(Θ))为 - 32 ～ -27 kJ/mol，电化学缓蚀机理为“几何覆盖效应”；添加FEME后有效降低了钢/酸界面的双电层电容值，提升了电荷转移电阻。缓蚀钢表面的SEM和AFM微观形貌表明其腐蚀程度明显下降，接触角变大，疏水性增强，FTIR和XPS证实了FEME能有效吸附在钢表面形成缓蚀膜层，且缓蚀膜层主要是通过FEME在钢表面的物理吸附和化学吸附而形成，FEME成分中含有大量的-OH，-OH的存在会使这些成分质子化，从而与带负电荷的钢表面通过静电引力而发生吸附，而且分子中含有大量的O、N等杂原子和不饱和基团结构，有大量的孤对电子可以与Fe的空d轨道配位，从而产生缓蚀剂在钢表面的化学吸附。与浸泡前相比，在钢腐蚀浸泡后的缓蚀溶液的表面张力增加，是由于浸泡后部分缓蚀剂分子在钢表面发生了吸附导致溶液体相中的缓蚀剂分子浓度下降而引起，钢在腐蚀浸泡后因H~(+)的消耗电导率明显降低，但浸泡钢表面后的缓蚀溶液随着FEME浓度的增加，电导率增加，说明缓蚀剂在钢表面吸附后，与钢表面发生腐蚀反应的H~(+)消耗减少。20℃时，浓度为100 mg/L的芦丁缓蚀率为57.8%，FEME的缓蚀性能优于其主成分芦丁，其机理为黄酮类化合物与其他成分的协同缓蚀作用。结论 FEME是一种高效、环保的混合抑制型缓蚀剂。
- 出版日期2022-4-15
- 单位西南林业大学
