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聚合物缓蚀剂研究进展 第29卷第2期 2o03年6月 北京工业大学 JOURNALOFBEIJINGUNIVEIⅡYoFTECHN010GY V01.29No.2 Jun.2o03 聚合物缓蚀剂研究进展 邱文革,常西亮2 (1.北京工业大学环境与能源工程学院,北京100022;2.华:lt_Z学院分院化学工程系,太原030008) 摘要:综述了有机膦酸聚合物,乙烯基聚合物,含氮聚合物,导电聚合物等各类缓蚀剂的研究进展及应用.聚 合物缓蚀剂易在底物表面形成单层或多层致密的保护膜,具有缓蚀效率高,缓蚀作用持久,不污染环境等优点, 是缓蚀剂的重要发展方向之一. 关t词:聚合物;缓蚀剂;腐蚀 中圈分类号:TG174.42文献标识码:A文章编号:0254—0037(2003)02—0210—05 聚合物作为缓蚀剂的应用已有很久的历史,早期使用的淀粉,糖浆,鸡蛋清,鸡蛋黄及各种天然胶等钢 铁酸洗缓蚀剂,都是天然高分子物质¨.阿拉伯胶,可溶性淀粉,琼脂等高分子多糖类化合物可作为碱液 中铝材的缓蚀剂,缓蚀效率在80%以上【川.聚合物缓蚀剂易在底物表面形成单层或多层致密的保护膜, 因而相对低分子缓蚀剂而言具有高效,持久,环保等优点,已成为当前缓蚀剂领域的研究热点之一. 含磷聚合物缓蚀剂 聚磷酸盐是水质稳定剂常用的组分,其价格便宜,可以和铬酸盐,锌盐等缓蚀剂复配使用,但由于其易 水解和引起富营养化,目前已限制使用.为满足环境方面的需求,人们开发了大量有机多元膦酸类缓蚀阻 垢剂,其分子内同时含有膦酸基团和羧酸基团,是一类特殊的含磷聚合物,其优点是无毒和使用浓度较低. 聚合膦酸羧酸缓蚀阻垢剂可分为两类,一类是膦酸化水解马来酸酐P}Ⅱ,MA(见结构式(1)).它不仅能显着 地提高缓蚀效率,而且具有优异的阻垢性能.在通常的循环冷却水质状况下,l0mg/L的PHPMA对碳钢的 缓蚀效率可达81.5%.与其他的水处理药剂复配具有良好的协同效应,如在氯离子含量接近海水的条件下, PHPMA和Zn2复配使用,缓蚀效果良好;另一类是异丙烯膦酸和丙烯酸的共聚物(见结构式(2)).它与有 机膦酸,锌盐和其他水溶性聚合物复配后,具有缓蚀协同作用,而且对碳酸钙垢,膦酸钙垢和硅垢具有较好 的抑制作用….它是取代无机聚磷酸盐作为主缓蚀剂使用的最有希望的品种之一.另外,膦酰基羧酸(见 结构式(3))的特点是膦基在聚合物的一端,其除具有良好的缓蚀阻垢性能外H】,还具有很高的钙容忍度, 是一种多功能的药剂.不过有机多元膦酸尽管具有许多优点,但仍存在富营养化的问题. 斗一 Po(OI-1)~coon 结构式(1)结构式(2)结构式(3) 2乙烯基聚合物缓蚀剂 聚丙烯酸(PI.A)是较早作为金属缓蚀剂应用的乙烯基聚合物,它可以阻止铁在盐酸或硫酸等酸性介质 收稿日期:2002.12.1o. 作者简介:邱文革(1966-),男,副教授,博士. 第2期邱文革等:聚合物缓蚀剂研究进展211 中的腐蚀川.聚丙烯酰胺可用作循环冷却水领域的阻垢剂,丙烯酸/丙烯酰胺共聚物对阻止CaC03结垢, Ca3(PO4):结垢效果良好.丙烯酸/丙烯酰胺/甲基丙烯酸酯三元共聚物则具有阻垢,耐温,耐酸,耐碱等多 重功效….甲基丙烯酸均聚物和丙烯酸与马来酸的共聚物可以抑制铝颜料在碱性介质中的腐蚀变色】. 丙烯酸类共聚物的缓蚀阻垢作用缘于其分子中大量一Coo一的存在,对Ca2,Mg等离子具有较强 的螯合能力.研究发现聚丙烯酸的缓蚀效率还与其分子量有关,并存在最佳分子量范围(24005ooo), 聚合物分子量超过此范围,缓蚀效率下降.链状烯烃共聚单体的疏水基有助于提高缓蚀效率】.B Mullert报道苯乙烯一马来酸共聚物(S-MA)可作为铝颜料的缓蚀剂,而且大分子量的S—MA的缓蚀效率 优于大分子量的聚丙烯酸.在pn=10的水/丁基乙二醇混合液中S—MA的缓蚀率达到99%. 朱超¨叫等合成了一种新型的亲水性聚丙烯酸齐聚物PABE,在用失重法和电化学方法测定其在 40℃中性自来水中对Q235钢的缓蚀性能时发现,当缓蚀剂浓度为2%,缓蚀率达82.3%.浓度继续升高, 缓蚀率提高不大.温度对缓蚀性能有明显的影响,温度升高缓蚀率下降,因为一方面升高温度会增加吸附 分子的运动,使之有从金属表面逃逸的趋势;另一方面,升高温度也会改变溶质的溶解度,加剧溶质和溶剂 分子之间获取金属表面的竞争. 3含氮聚合物缓蚀剂 聚乙烯亚胺(PEI)是发现较早的具有明显缓蚀能力的有机聚合物之一,分子中亚甲基的数目影响 一 C_N—C一的键角,进而影响其抑制腐蚀的能力.聚乙烯吡咯烷酮(PVP)也具有良好的缓蚀作用,它 可以抑制铝在盐酸介质,铁在硫酸介质及铜在硝酸介质中的腐蚀.YANGJianguou发现高分子量的聚 乙烯吡咯烷酮及聚乙烯亚胺可以作为磷酸