N-酰基吡咯类缓蚀剂的防腐成像研究

N-酰基吡咯类缓蚀剂的防腐成像研究

陈伟强

(淄博职业学院，山东省，淄博市 255000)

摘要：N-酰基吡咯是一类重要的五元N-杂环化合物，具有良好的生物活性、易合成、无毒害等优点，通过一定的修饰后能够成为“绿色高效缓蚀剂”。借助SEM测试可以观察防腐微观形貌。

关键词：N-酰基吡咯类化合物；碳钢；缓蚀剂；SEM测试。

1. 防腐研究背景

钢材作为工业界重要的结构材料之一， 因其成本低廉和具备优良的机械性能，广泛应用于建筑、 海洋应用、 化学加工、 金属设备以及石油生产中。但金属与周围的环境介质接触反应极易引起腐蚀，从而造成大量金属的消耗。早期对金属腐蚀的研究主要局限于油气工业和海洋应用领域，但随着技术的进步，包括汽车工业在内的腐蚀防护应用领域也在研究中[1]。因此，研究金属腐蚀的原因，探索防护的方法，具有重要的现实意义[2]。腐蚀对安全性、可靠性和经济性有着巨大的影响，在国防和基础设施以及人民的健康和福利等广泛的技术应用中都是如此。 保护金属，主要是防止腐蚀，多年来一直是材料/腐蚀科学的一个活跃领域。

2.N-酰基吡咯类缓蚀剂合成

在装有磁子的Schlenk管里依次加入 [RuCl2(p-cymene)]2（0.01 mmol）、AgSbF6（0.02 mmol）、Cu(OAc)2·H2O（0.20 mmol）、苯基（1H-吡咯-1-基）甲酮（0.20 mmol）、2,5-二氧代吡咯烷-1-基丙烯酸酯（0.40 mmol）和2.0 mL甲苯溶剂。将Schlenk管置于氩气气氛并加热到110 ℃下搅拌24 h，然后将反应管冷却至室温。减压浓缩后得到粗产物，再通过薄层柱层析分离得到N-酰基吡咯类缓蚀剂。

3.N-酰基吡咯类缓蚀剂的防腐成像研究

3.1SEM成像技术

电子显微镜是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。扫描电子显微镜(scanning electron microscope)，简称扫描电镜(SEM)，是电子显微镜的一种。扫描电子显微镜主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态，即用极狭窄的电子束去扫描样品，通过电子束与样品的相互作用产生各种效应，其中主要是样品的二次电子发射。二次电子能够产生样品表面放大的形貌像，这个像是在样品被扫描时按时序建立起来的，即使用逐点成像的方法获得放大像。通过SEM测试，可以很直观的观察碳钢表面形貌。

3.2防腐成像研究

低碳钢未经过浸泡（左）以及在0.5 M H2SO4中不添加（中）和添加N-酰基吡咯类缓蚀剂（右）的扫描电镜图像。浸泡前的碳钢表面光滑平整，只有抛光过程中产生的少量划痕（图1左图）。当碳钢样品浸泡在不含缓蚀剂的1.0 M HCl后，表面由于腐蚀而受到严重损坏（图1中图）。相比之下，图1右图是加入N-酰基吡咯类缓蚀剂浸泡后的，碳钢表面仍然比较光滑平整。表明加入N-酰基吡咯类缓蚀剂后，可以很好的抑制碳钢表面受到的酸性腐蚀。

图1低碳钢（左） 在 0.5 M H2SO4中不添加（中） 和添加N-酰基吡咯类缓蚀剂（右） 的扫描电镜图像

4.结论

通过将合成得到N-酰基吡咯类缓蚀剂用于下0.5 M H2SO4中碳钢防腐成像研究发现，加入缓蚀剂后，经过SEM测试可以看到碳钢表面的腐蚀程度明显下降，说明缓蚀剂在碳钢表面形成了保护层，延缓了酸性介质对碳钢表面的腐蚀。使用SEM测试可以更为直观的说明了合成的N-酰基吡咯类缓蚀剂具有明显的防腐作用。

参考文献：

[1]Banerjee S, Srivastava V, Singh M M. Chemically Modified Natural Polysaccharide as Green Corrosion Inhibitor for Mild Steel in Acidic Medium[J]. Corrosion Science, 2012, 59: 35-41.

[2]Xia D H, Pan C C, Qin Z B, et al. Covalent Surface Modification of LY12 Aluminum Alloy Surface by Selfassembly Dodecyl Phosphate Film towards Corrosion Protection[J]. Progress in Organic Coatings, 2020, 143: 105638.