海水介质中核壳型磁性复合缓蚀剂的合成与性能研究

The application of carbon steel in the seawater utilization industries is limited, due to the carbon steel’s vulnerabilities to corrosion in seawater and the lags of relevant anti-corrosion technology. This project intends to design a novel core-shell magnetic corrosion inhibitor, to reduce the limitations of existing inhibitor for the carbon steel in seawater. The magnetic inhibitor could improve inhibition efficiency by enhancing binding force and limiting anodic dissolution. Core-shell magnetic corrosion inhibitor is design and synthesized by preparing nano-magnetic, organic composite, organic functional groups modification and other processes. In this project, we would evaluate the actual corrosion inhibition of core-shell magnetic to carbon steel in the seawater, and investigate the relationships between structure and corrosion efficiency. The corrosion properties of carbon steel in the seawater under the function of inhibitor will be analysized, combining with elemental analysis techniques, microscopic morphology analysis techniques and traditional electrochemical techniques. In addition, in the project, we will research the corrosion mechanism of core-shell magnetic inhibitor to carbon steel in seawater, and present some optimal methods of design. This research could pave a new idea and theoretical basis for the development of novel efficiency organic inhibitor, and improve corrosion resistance of carbon steel in seawater.

由于廉价碳钢在海水介质中极易腐蚀，在海水介质中的防腐技术滞后，限制了其在海水利用产业中的应用。针对海水介质中现有缓蚀剂对碳钢防腐存在的局限性，本项目拟设计一种新型的核壳结构磁性复合缓蚀剂，从增强与碳钢的结合力及抑制阳极溶解的角度，提高其在海水介质中的缓蚀效果。通过纳米磁核制备、核壳型磁性复合缓蚀剂制备和磁性复合缓蚀剂优化等工艺，实现核壳结构磁性复合缓蚀剂的设计与合成；测试所得缓蚀剂对碳钢在海水介质中的实际缓蚀性能，探索结构特征与缓蚀性能间的关系；并结合元素分析技术、显微形貌分析技术和电化学技术等研究核壳型磁性复合缓蚀剂作用下碳钢的腐蚀特性，明确缓蚀作用机理，并提出核壳型磁性复合缓蚀剂优化设计方案。以期为研发海水介质中新型高效碳钢缓蚀剂提供新思路和理论基础，提高碳钢在海水介质中的耐蚀性。

针对海水介质中现有缓蚀剂对碳钢防腐存在的局限性，本项目设计一种新型的核壳结构磁性复合缓蚀剂，所得磁性复合缓蚀剂即具有磁特性，又具有有机基团的功能。不但可以利用有机亲油基团在碳钢表面上形成隔离层，减缓铁离子扩散，抑制阳极溶解；提高电极过程中的极化阻力，阻碍腐蚀过程；在磁力吸引作用下，还能增强缓蚀剂与基体间的结合力，提高缓蚀效果； .项目根据预先设定的缓蚀作用机理设计磁性复合缓蚀剂的分子结构，研究其缓蚀效率和金属腐蚀特性，明确缓蚀作用机理，并根据研究结果改进缓蚀剂的分子结构设计，进而优化磁性复合缓蚀剂的制备方法和提高产物的性质。.首先，本文根据在海水中对碳钢缓蚀作用的预设机理，设计核壳型磁性有机复合物的结构，并依据磁性复合缓蚀剂对磁核材料的性能需求，选择铁氧体作为磁核，制备了一系列不同尺寸的磁核。选择粒径大小接近单磁畴、磁性大小适中的超顺磁铁氧体作为核壳型磁性复合缓蚀剂的磁核。通过单体聚合法制备出一系列磁性复合缓蚀剂，并对所得铁氧体及其磁性复合缓蚀剂的物化性质进行了表征。.其次，本文通过对核壳型磁性复合缓蚀剂的有机壳层进行成分改性、对磁核进行基团改性、包硅修饰和烷基化修饰，实现了核壳型磁性复合缓蚀剂的改性。.再次，以所得磁性有机复合物作为缓蚀剂，通过腐蚀失重法、表面形貌分析、电化学阻抗谱分析及极化曲线分析法，研究了在磁性复合缓蚀剂作用下碳钢在海水介质中的腐蚀特性，以及改性前后磁性复合缓蚀剂在海水介质中对碳钢的缓蚀性能，讨论了核壳型磁性复合缓蚀剂的结构特征与其缓蚀性能的关系。.最后，根据前面研究成果，探讨了磁性复合缓蚀剂的缓蚀性能和缓蚀作用机理；.结果表明，核壳型磁性复合缓蚀剂的缓蚀性能相对非磁性缓蚀剂有明显提高，有机壳层改性对缓蚀性能影响较大，对磁核改性可以有效提高其在海水中的分散性。