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1 绪论

1.1 缓蚀剂研究背景

金属作为当今最重要的结构材料，广泛应用于生产、生活和科技工作的的各个方面。腐蚀金属在环境介质的作用下，由于化学反应、电化学反应和物理溶解而产生的破坏和变质[1]，不仅会给社会经济带来巨大的损失，而且也会严重危及到人类的生命健康。电化学腐蚀是最普遍、常见的一种金属材料损失形式，即金属材料在酸性，碱性或者盐溶液中会被氧化成离子形式，从而进入溶液中导致金属质量的变化。据统计结果表明：全世界每年因腐蚀造成的金属损失约占全年金属总产量的10%[2]。而由此也就造成了严重的资源浪费与环境污染。因此，搞好腐蚀防护工作刻不容缓。防腐蚀的方法多种多样，在腐蚀环境中添加缓蚀剂是有效的防腐蚀方法之一[2-4]。缓蚀剂是一种化学物质或化学物质的混合物，它以适当的浓度和形式存在于环境介质中，用于防止和减缓金属腐蚀。

缓蚀剂具有很多类型，而且从发明至今，已经应用于社会生活、工农业生产、科研、军事等各种领域。酸洗是一种常用的清洗设备内部水垢的化学处理方法，常用的酸包括盐酸等强酸性无机酸以及EDTA等有机酸。酸洗时除了要考虑金属溶于酸的能力，还要顾及到所要出去的垢的成分，以及之后的废弃液处理问题[5]。盐酸具有极强的酸性，能够快速溶解绝大部分金属并且不生成沉淀，因此用盐酸作为酸洗溶液时金属表面相对洁净，所以其也就成为了应用最为广泛的酸洗溶液。只是盐酸易挥发会产生酸雾，酸雾会严重腐蚀一些金属生产加工设备；盐酸与金属反应放出的氢气会向金属粒子缝隙间扩散，这就会导致设备变脆，质量和使用寿命下降；反应会析出大量酸性气体，这会造成设备内的条件恶化。因此在酸洗时加入缓蚀剂，既可以抑制金属在酸性介质中的腐蚀，避免经济上的损失，又可减少设备因腐蚀引起的安全事故，保护环境和资源[6-7]。

近年来，随着可持续发展思想的深入和人类环境保护意识的增强，缓蚀剂的开发研究方向也有了新的目标和要求，以经济性能为目标，来开发研究对环境不构成威胁的绿色环保且高效的缓蚀剂。环境友好型缓蚀剂要求最终产品对环境无害、无毒，而且生产制备及使用过程要尽量减少对环境的影响，从合成原料的选择、工艺条件的优化及使用过程的成熟技术上降低生产成本。

1.2 缓蚀剂分类

缓蚀剂可以根据其自身的化学组成分为两种，即有机类缓蚀剂和无机类缓蚀剂。无机缓蚀剂绝大部分为无机盐类。这类缓蚀剂主要是通过和金属发生反应，在金属表面生成钝化膜或致密的金属盐保护膜，从而阻止金属腐蚀。常用无机缓蚀剂有铬酸盐、重铬酸盐、钼酸盐、硅酸盐、亚硝酸盐等。有机缓蚀剂主要是含O、N、S、P等元素的有机物质。这类缓蚀剂是通过有机物质在金属表面发生吸附作用，覆盖金属表面或活性部位，从而阻止金属的电化学腐蚀。常用的有机缓蚀剂有醛类、胺类、炔醇类、杂环化合物、有机硫化合物、咪唑类化合物等。

缓蚀剂根据对电极反应过程的影响类型分为三类，即阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂。阳极型缓蚀剂包括硅酸盐、铬酸盐、磷酸盐、苯甲酸盐、亚硝酸盐等；阴极型缓蚀剂包括硫酸锌、酸式碳酸钙、聚磷酸盐、砷离子、锑离子等；混合型缓蚀剂包括含氮有机物、含硫有机物、含氮硫有机物等。

缓蚀剂根据其在金属表面生成的保护膜的性质可以分为氧化型缓蚀剂、沉淀型缓蚀剂和吸附膜型缓蚀剂。