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      氣相緩蝕劑的研究進展與應用

      氣相緩蝕劑的研究進展與應用

      • 分類:行業新聞
      • 作者:
      • 來源:
      • 發布時間:2020-08-20
      • 訪問量:0

      【概要描述】氣相緩蝕劑是20世紀40年代出現的一種防銹新材料,最開始是用于軍械器材的防護。因為氣相緩蝕劑具有使用方便、高效、不受物件形狀的限制、保護周期長等特點,所以對它的研究很多,發展特別快,現已成為防止金屬大氣腐蝕的主要材料之一。氣相緩蝕劑是一種或幾種化學物質的復配,只需要放在金屬物體附近,通過揮發或者升華到達金屬表面,從而形成保護膜,防止金屬表面發生腐蝕。一般用飽和蒸汽壓來衡量其揮發性,氣相緩蝕劑的飽和

      氣相緩蝕劑的研究進展與應用

      【概要描述】氣相緩蝕劑是20世紀40年代出現的一種防銹新材料,最開始是用于軍械器材的防護。因為氣相緩蝕劑具有使用方便、高效、不受物件形狀的限制、保護周期長等特點,所以對它的研究很多,發展特別快,現已成為防止金屬大氣腐蝕的主要材料之一。氣相緩蝕劑是一種或幾種化學物質的復配,只需要放在金屬物體附近,通過揮發或者升華到達金屬表面,從而形成保護膜,防止金屬表面發生腐蝕。一般用飽和蒸汽壓來衡量其揮發性,氣相緩蝕劑的飽和

      • 分類:行業新聞
      • 作者:
      • 來源:
      • 發布時間:2020-08-20
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      詳情

      1.氣相緩蝕劑概述

      氣相緩蝕劑是20世紀40年代出現的一種防銹新材料,最開始是用于軍械器材的防護。因為氣相緩蝕劑具有使用方便、高效、不受物件形狀的限制、保護周期長等特點,所以對它的研究很多,發展特別快,現已成為防止金屬大氣腐蝕的主要材料之一。氣相緩蝕劑是一種或幾種化學物質的復配,只需要放在金屬物體附近,通過揮發或者升華到達金屬表面,從而形成保護膜,防止金屬表面發生腐蝕。一般用飽和蒸汽壓來衡量其揮發性,氣相緩蝕劑的飽和蒸汽壓一般在0.0133~133.332 Pa。氣相緩蝕劑的飽和蒸汽壓太大,揮發的快,則防銹周期短;飽和蒸汽壓小,防銹周期長,但誘導期時間較長。選擇相互協同作用的氣相緩蝕劑時,一定要考慮其蒸汽壓的大小。

      緩蝕原理分兩步:第一步,氣化,即氣相緩蝕劑成分發生升華或者揮發。第二步,吸附,一種是有靜電引力和范德華力引起的物理吸附,或者由于表面原子出現弧電子對的轉移,從而形成配位鍵,發生的化學吸附,一般化學吸附可逆性不高。吸附在金屬表面形成一層保護膜,是腐蝕介質無法直接接觸金屬,達到金屬防護的目的。

      根據氣相緩蝕劑的防銹原理,我們可以看出氣相緩蝕劑的緩蝕能力和其分子結構有很大關系,其中緩蝕基團發揮重要作用。極性強的緩蝕基團及容易與金屬原子形成穩定的配位鍵的緩蝕基團,具有很強的緩蝕性能。例如一些胺鹽中以N為中心的緩蝕基團很容易同Fe發生物理吸附;分子內苯環結構可以與Fe的d空軌道形成配位鍵產生化學吸附,都具有很強的緩蝕性能。

      氣相緩蝕劑應用方便,不受被保護物品的形狀和結構限制,可對金屬表面、縫隙和孔徑進行保護??梢砸苑蹌?、丸壯、片狀、棒狀、溶液等形式直接包裝在裝有金屬器件的箱中,也可以涂抹在紙、布、膜等載體上直接包裝金屬器件,不管哪種應用形式都具有非常好的防銹效果。

      2.研究進展

      早在1847年Smith C.A.發表了世界上第一篇關于緩蝕劑的學術論文,但是文章中并沒有指出具體發揮緩蝕作用的物質,更沒有有關氣相緩蝕劑的論述,但是就此打開了關于緩蝕劑的研究的大門。直到20世紀30年代,氣相緩蝕劑的研究才有了進展,特別是二戰期間,為了方便軍械武器的防護、存放、取用,氣相緩蝕劑得到了實際應用,解決了武器的腐蝕問題,得到科技界的高度關注,氣相緩蝕劑的研究也得到快速發展。開發應用較早的亞硝酸二環己胺是黑金屬防腐蝕的效果最佳的氣相緩蝕劑,但后來因為亞硝酸鹽具有一定的毒性,其應用受到限制。隨著研究的深入,20世紀50年代到60年代,苯并三氮唑解決了銅及其合金的變色問題,在歐美各國得到大量使用,標志著打開了氣相緩蝕劑對有色金屬材料防護的大門。

      我國氣相緩蝕劑的應用開始于20世紀60年代,最早也是應用在軍械武器上,1964年用亞硝酸二環己胺封存的一批武器,到1990年啟封長達26年的時間,武器依然光亮無銹蝕。七、八十年代是我國氣相緩蝕劑快速發展的階段,開發出新的各類型的氣相緩蝕劑,并得到廣泛應用。80年代我國才參照國外先進的技術標準制定出氣相緩蝕劑相關的行業標準,這對我國氣相緩蝕劑的發展起到很好的推動作用。90年代以后,總的來說氣相緩蝕劑的發展相對緩慢,相較于歐美、日、韓,我國的技術相對落后。近幾年,隨著國家綠色可持續發展戰略的實施,一些有毒有害的物質遭到禁用或限制使用,氣相緩蝕劑的研究方向朝著環保無毒、高效能、通用型發展。有機二胺及多胺及其衍生物的研究越來越多,效用也得到證實。氨基酸化合物無毒,易降解的特點備受緩蝕劑研究者的青睞。聚天冬氨酸等已經被證實對銅及其合金都有較好的緩蝕效果,3-(苯甲?;?-N-(1,1-二甲基-2-羥乙基)-丙氨酸對碳鋼有良好的保護效果。張大全等對嗎啉及其衍生物的研究開發出新型環保型氣相緩蝕劑。楊耀永對哌嗪類化合物的研究,其性能穩定,緩蝕效用較好,已得到實際應用。

      3.氣相緩蝕劑的研究及評價方法

      氣相緩蝕劑的種類很多,緩蝕機理各異,一般要在一定的環境(介質)中才能發揮相應的防銹效能。在使用某種氣相緩蝕劑之前必須對該產品進行一定環境中模擬使用試驗,及緩蝕性能試驗,但一般的緩蝕周期較長,一兩年,甚至更長,在實驗很難實施。試驗周期長造成新產品使用滯后,研究費用增加。下面介紹幾種實驗室常用的比較簡便的研究及評價方法。

      3.1失重法

      失重法是最原始的腐蝕試驗方法,也是最經典的、最可靠、最直接的測定方法。通過測量金屬材料在模擬的環境中放置一定的時間后損失的重量,計算腐蝕速率,然后計算出緩蝕劑的緩蝕效率或抑制系數,從而評價氣相緩蝕劑的緩蝕性能。該試驗方法操作簡單,結果可靠,重現性好,因此該方法已成為很多評價氣相緩蝕劑緩蝕性能標準的基礎評價方法。失重法的缺點在于只能測定出金屬腐蝕的平均速率,不能測定出即時的腐蝕情況,不能反應出局部腐蝕或者點蝕現象。另外,對于腐蝕速率較小的體系,試驗周期較長。

      3.2電化學法

      電化學方法也是最常用的一種實驗室評價方法。電化學法是運用電化學原理,根據前后電化學參數的變化研究氣相緩蝕劑作用的原理及緩蝕效率。電化學研究法包括:極化曲線法、線性極化法、電化學阻抗法等。

      3.2.1極化曲線法

      極化曲線法是利用氣相緩蝕劑會抑制腐蝕電極的反應,降低腐蝕速率,從而改變了受抑制的電極反應的極化曲線走向,根據極化曲線推算出腐蝕速率,進一步可計算出緩蝕效率。極化曲線分為三個區:線性區、弱極化區和Tafel區,陰陽兩極的Tafel區的直線段外推相交點的電流密度即是腐蝕電流密度。極化曲線法可以比較快速和靈敏的測試腐蝕速率。極化曲線測定方法有恒電位法和恒電流法兩種。恒電位法是指將電極的電位穩定在不同的數值,測定相應的電流密度;恒電流法是指將電極的電流一次穩定在不同的數值,測量相應的電極電位。

      3.2.2線性極化法

      線性極化技術也是快速測定金屬在腐蝕介質中腐蝕速率的一種電化學方法。其優點是快速、靈敏,由于它極化電流很小,對電極表面狀態的損壞較小,用一個電極可以作多次連續測量,能測不同類型的氣相緩蝕劑,而且它可以用于現場監控。線性極化的原理,金屬電極在腐蝕介質中施加一個外加電流對電極進行極化,使金屬電極的電位在自腐蝕電位附近變化,此時施加的電位△E對應產生的△i電流,△E對△i呈線性關系。根據Stern和Geary的理論推導,極化電阻率與自腐蝕電流密度存在如下關系:

      其中ba、bc為Tafel常數,ic為自腐蝕電流密度。

      3.3電化學阻抗法

      電化學阻抗測試技術,是近些年才應用到氣相緩蝕劑的研究上的,是以小振幅的正弦波或電流為擾動信號,使電極系統產生近似線性關系的響應,測量電極系統在很寬頻率范圍的阻抗譜,以此來研究電極系統的方法就是交流阻抗法(AC Impedance),又稱為電化學阻抗譜(EIS)。通過測量EIS可以得到與腐蝕電流大小成反比的極化電阻和反映金屬腐蝕中表面變化(粗糙程度變化、氣相緩蝕劑的吸附、鈍化膜的形成與破壞、腐蝕物的形成等)的界面電容,對探討氣相緩蝕技術對金屬起到緩蝕作用的全過程及緩蝕機理的研究有很大的幫助。因為再電極上交替進行著陰極過程和陽極過程,所以不會引起極化積累性發展,避免對體系影響過大。

      3.4表面分析技術的應用

      對金屬表面發生銹蝕的過程進行分析,對氣相緩蝕劑緩蝕機理的研究有很大幫助,現在通常采用成膜理論進行探討,對薄層液膜下氣相緩蝕劑對金屬的電化學作用原理進行研究分析。通過掃面電鏡(SEM)可以直接觀察使用氣相緩蝕劑前后金屬表面所發生的形態變化,可以觀察到緩蝕膜的形態。通過紅外光譜(IR),X射線光電子能譜(XPS),AES,拉曼散射(SERS)等可以進行緩蝕膜的結構及吸附形式的研究分析,還可以進行緩蝕膜的組成,厚度,所含元素化學態的分析。

      4.氣相防銹包裝技術

      氣相防銹包裝技術是依托于氣相緩蝕劑技術的一個新興行業。氣相緩蝕劑的早期應用以粉劑、丸劑、片劑、防銹紙帶等為主,現在的應用形式進一步多樣化,以氣相防銹膜塑料薄膜、氣相防銹紙、氣相防銹劑、氣相防銹油,氣相防銹壓敏膠帶等為主。氣相防銹包裝具有方便使用,簡化包裝工藝,美觀,可回收在處理,防銹周期長等特點。

      氣相防銹膜塑料薄膜是現在應用最廣泛的一種,還包括防銹防靜電薄膜,氣相防銹纏繞膜、氣相防銹氣泡膜、防銹袋等形式。氣相防銹塑料薄膜使用非常簡便,易處理,防銹效果好。特別是一些大型的,結構復雜,精密的物件使用起來非常方便。氣相防銹膜塑料薄膜的關鍵技術在于氣相防銹母粒的研制。日本、韓國擁有比較先進的氣相防銹母粒技術,國內大多采用老技術或者進口防銹母粒。但隨著國內技術的發展,現在國內一些做防銹包裝行業的公司已經掌握了比較先進的防銹母粒技術。例如青島鑫盈鑫科技有限公司在防銹母粒領域擁有多項發明專利。蘇州啟陽新材料科技股份有限公司與上海電力學院張大全教授合作開發出不含亞硝酸鹽的環保型氣相防銹母粒。

      氣相防銹紙被廣泛應用在機電,汽車零配件,電工電子,焊絲,五金工具等行業體積相對較小的物品。將氣相緩蝕劑配置成防銹液,然后涂布在防銹原紙上。氣相防銹紙的使用大大簡化了一些機械加工工藝,提高了生產效率。

      5.研究方向

      當前氣相緩蝕劑在應用過程中還存在一些問題,例如一件復雜的儀器,包括多種金屬和橡膠等無機非金屬材料,此時應用氣相防銹包裝。首先不知道氣相緩蝕劑是不是對物品上所有的金屬都具有保護作用;再者氣相緩蝕劑是否會對一些無機非金屬材料產生影響?實際應過程中我們遇到過這種情況,一些航空航天材料加工企業就面前這些問題,一個產品包括很多精密的零部件,很多種金屬材料和無機非金屬材料組成,他們要解決的問題是一次防護能解決所有金屬的防護,而且不能影響無機非金屬材料的性能。以目前的技術很難一次性解決這些問題,這些可能就是接下來研究的方向。

      隨著檢測分析技術的進步和氣相緩機理等理論研究的進展,當前和未來一段時間內氣相緩蝕劑的研究發展趨勢應朝著無毒無害,高效能,多金屬用的大方向發展??梢酝ㄟ^分子設計,自組裝等技術開發新型氣相緩蝕劑。北京化工大學魏剛教授團隊分別將十八胺(ODA),苯并三氮唑(BTAH)作為客體,羥丙基-β-環糊精(HP-β-CD)為主體采用干法制備了超分子體系,分別用于碳鋼,銅的緩蝕劑,取得很好的效果。

      加強對新型多功能植物型氣相緩蝕劑的研究,并將現有高效能氣相緩蝕劑進行復配優化,在研究對金屬防護的同時應加強對與金屬環境中的無機非金屬材料的兼容性的研究。

      參考文獻:

      [1]滕飛,胡剛.氣相緩蝕劑的研究進展[J].腐蝕科學與防護技術,2014,26(4):360.

      [2]樊保民.超分子緩蝕劑的設計、制備及其在節能減排中的作用研究.北京化工大學博士學位論文.

      [3]張大全.氣相緩蝕劑研究、開發及應用的進展[J].材料保護,2010,43(4):61.

      [4]黃玲.薄層液膜下氣相緩蝕劑對金屬的作用行為及緩蝕機理研究.華中科技大學碩士學位論文。

      摘要:氣相緩蝕劑在軍工、機械、電工電子、汽配、航空、海運等行業被廣泛的應用,研究氣相緩蝕劑的工作越來越多,其應用形式呈現多樣化。本文綜述了氣相緩蝕劑的作用機理和當前發展研究情況,解析目前常用的研究評價方法,歸納氣相緩蝕劑的應用情況及在應用過程中出現的問題,分析將來氣相緩蝕劑的發展研究方向。

      關鍵詞:氣相緩蝕劑 研究進展 研究評價方法 氣相防銹包裝

      前言:金屬制品暴露在環境中,會發生腐蝕,主要是因為在環境中金屬表面會發生化學的或電化學的作用,進而發生變色、生銹或者銹蝕等現象。每年因為腐蝕會造成大量的金屬材料浪費,帶來非常大的經濟損失。作為一種新興的防腐技術,氣相防銹技術是一種使用方便的金屬材料防護方法。氣相緩蝕劑則是氣相防銹技術的基礎核心技術,通過添加少量的氣相緩蝕劑在金屬的防護產品中,一個相對密閉的環境中,氣相緩蝕劑通過揮發在金屬表面形成一層保護層,能夠防止或者延緩金屬的腐蝕。目前,氣相緩蝕劑被廣泛應用于機電、軍工、汽配、航空等行業。本文主要介紹了氣相緩蝕劑的作用機理、研究方法及進展,概括了氣相緩蝕劑的應用方法。

      1. 氣相緩蝕劑概述

      氣相緩蝕劑是20世紀40年代出現的一種防銹新材料,最開始是用于軍械器材的防護。因為氣相緩蝕劑具有使用方便、高效、不受物件形狀的限制、保護周期長等特點,所以對它的研究很多,發展特別快,現已成為防止金屬大氣腐蝕的主要材料之一。氣相緩蝕劑是一種或幾種化學物質的復配,只需要放在金屬物體附近,通過揮發或者升華到達金屬表面,從而形成保護膜,防止金屬表面發生腐蝕。一般用飽和蒸汽壓來衡量其揮發性,氣相緩蝕劑的飽和蒸汽壓一般在0.0133~133.332 Pa。氣相緩蝕劑的飽和蒸汽壓太大,揮發的快,則防銹周期短;飽和蒸汽壓小,防銹周期長,但誘導期時間較長。選擇相互協同作用的氣相緩蝕劑時,一定要考慮其蒸汽壓的大小。

      緩蝕原理分兩步:第一步,氣化,即氣相緩蝕劑成分發生升華或者揮發。第二步,吸附,一種是有靜電引力和范德華力引起的物理吸附,或者由于表面原子出現弧電子對的轉移,從而形成配位鍵,發生的化學吸附,一般化學吸附可逆性不高。吸附在金屬表面形成一層保護膜,是腐蝕介質無法直接接觸金屬,達到金屬防護的目的。

      根據氣相緩蝕劑的防銹原理,我們可以看出氣相緩蝕劑的緩蝕能力和其分子結構有很大關系,其中緩蝕基團發揮重要作用。極性強的緩蝕基團及容易與金屬原子形成穩定的配位鍵的緩蝕基團,具有很強的緩蝕性能。例如一些胺鹽中以N為中心的緩蝕基團很容易同Fe發生物理吸附;分子內苯環結構可以與Fe的d空軌道形成配位鍵產生化學吸附,都具有很強的緩蝕性能。

      氣相緩蝕劑應用方便,不受被保護物品的形狀和結構限制,可對金屬表面、縫隙和孔徑進行保護??梢砸苑蹌?、丸壯、片狀、棒狀、溶液等形式直接包裝在裝有金屬器件的箱中,也可以涂抹在紙、布、膜等載體上直接包裝金屬器件,不管哪種應用形式都具有非常好的防銹效果。

      2. 研究進展

      早在1847年Smith C.A.發表了世界上第一篇關于緩蝕劑的學術論文,但是文章中并沒有指出具體發揮緩蝕作用的物質,更沒有有關氣相緩蝕劑的論述,但是就此打開了關于緩蝕劑的研究的大門。直到20世紀30年代,氣相緩蝕劑的研究才有了進展,特別是二戰期間,為了方便軍械武器的防護、存放、取用,氣相緩蝕劑得到了實際應用,解決了武器的腐蝕問題,得到科技界的高度關注,氣相緩蝕劑的研究也得到快速發展。開發應用較早的亞硝酸二環己胺是黑金屬防腐蝕的效果最佳的氣相緩蝕劑,但后來因為亞硝酸鹽具有一定的毒性,其應用受到限制。隨著研究的深入,20世紀50年代到60年代,苯并三氮唑解決了銅及其合金的變色問題,在歐美各國得到大量使用,標志著打開了氣相緩蝕劑對有色金屬材料防護的大門。

      我國氣相緩蝕劑的應用開始于20世紀60年代,最早也是應用在軍械武器上,1964年用亞硝酸二環己胺封存的一批武器,到1990年啟封長達26年的時間,武器依然光亮無銹蝕。七、八十年代是我國氣相緩蝕劑快速發展的階段,開發出新的各類型的氣相緩蝕劑,并得到廣泛應用。80年代我國才參照國外先進的技術標準制定出氣相緩蝕劑相關的行業標準,這對我國氣相緩蝕劑的發展起到很好的推動作用。90年代以后,總的來說氣相緩蝕劑的發展相對緩慢,相較于歐美、日、韓,我國的技術相對落后。近幾年,隨著國家綠色可持續發展戰略的實施,一些有毒有害的物質遭到禁用或限制使用,氣相緩蝕劑的研究方向朝著環保無毒、高效能、通用型發展。有機二胺及多胺及其衍生物的研究越來越多,效用也得到證實。氨基酸化合物無毒,易降解的特點備受緩蝕劑研究者的青睞。聚天冬氨酸等已經被證實對銅及其合金都有較好的緩蝕效果,3-(苯甲?;?-N-(1,1-二甲基-2-羥乙基)-丙氨酸對碳鋼有良好的保護效果。張大全等對嗎啉及其衍生物的研究開發出新型環保型氣相緩蝕劑。楊耀永對哌嗪類化合物的研究,其性能穩定,緩蝕效用較好,已得到實際應用。

      3. 氣相緩蝕劑的研究及評價方法

      氣相緩蝕劑的種類很多,緩蝕機理各異,一般要在一定的環境(介質)中才能發揮相應的防銹效能。在使用某種氣相緩蝕劑之前必須對該產品進行一定環境中模擬使用試驗,及緩蝕性能試驗,但一般的緩蝕周期較長,一兩年,甚至更長,在實驗很難實施。試驗周期長造成新產品使用滯后,研究費用增加。下面介紹幾種實驗室常用的比較簡便的研究及評價方法。

      3.1失重法

      失重法是最原始的腐蝕試驗方法,也是最經典的、最可靠、最直接的測定方法。通過測量金屬材料在模擬的環境中放置一定的時間后損失的重量,計算腐蝕速率,然后計算出緩蝕劑的緩蝕效率或抑制系數,從而評價氣相緩蝕劑的緩蝕性能。該試驗方法操作簡單,結果可靠,重現性好,因此該方法已成為很多評價氣相緩蝕劑緩蝕性能標準的基礎評價方法。失重法的缺點在于只能測定出金屬腐蝕的平均速率,不能測定出即時的腐蝕情況,不能反應出局部腐蝕或者點蝕現象。另外,對于腐蝕速率較小的體系,試驗周期較長。

      3.2電化學法

      電化學方法也是最常用的一種實驗室評價方法。電化學法是運用電化學原理,根據前后電化學參數的變化研究氣相緩蝕劑作用的原理及緩蝕效率。電化學研究法包括:極化曲線法、線性極化法、電化學阻抗法等。

      3.2.1極化曲線法

      極化曲線法是利用氣相緩蝕劑會抑制腐蝕電極的反應,降低腐蝕速率,從而改變了受抑制的電極反應的極化曲線走向,根據極化曲線推算出腐蝕速率,進一步可計算出緩蝕效率。極化曲線分為三個區:線性區、弱極化區和Tafel區,陰陽兩極的Tafel區的直線段外推相交點的電流密度即是腐蝕電流密度。極化曲線法可以比較快速和靈敏的測試腐蝕速率。極化曲線測定方法有恒電位法和恒電流法兩種。恒電位法是指將電極的電位穩定在不同的數值,測定相應的電流密度;恒電流法是指將電極的電流一次穩定在不同的數值,測量相應的電極電位。

      3.2.2線性極化法

      線性極化技術也是快速測定金屬在腐蝕介質中腐蝕速率的一種電化學方法。其優點是快速、靈敏,由于它極化電流很小,對電極表面狀態的損壞較小,用一個電極可以作多次連續測量,能測不同類型的氣相緩蝕劑,而且它可以用于現場監控。線性極化的原理,金屬電極在腐蝕介質中施加一個外加電流對電極進行極化,使金屬電極的電位在自腐蝕電位附近變化,此時施加的電位△E對應產生的△i電流,△E對△i呈線性關系。根據Stern和Geary的理論推導,極化電阻率與自腐蝕電流密度存在如下關系:

      其中ba、bc為Tafel常數,ic為自腐蝕電流密度。

      3.3電化學阻抗法

      電化學阻抗測試技術,是近些年才應用到氣相緩蝕劑的研究上的,是以小振幅的正弦波或電流為擾動信號,使電極系統產生近似線性關系的響應,測量電極系統在很寬頻率范圍的阻抗譜,以此來研究電極系統的方法就是交流阻抗法(AC Impedance),又稱為電化學阻抗譜(EIS)。通過測量EIS可以得到與腐蝕電流大小成反比的極化電阻和反映金屬腐蝕中表面變化(粗糙程度變化、氣相緩蝕劑的吸附、鈍化膜的形成與破壞、腐蝕物的形成等)的界面電容,對探討氣相緩蝕技術對金屬起到緩蝕作用的全過程及緩蝕機理的研究有很大的幫助。因為再電極上交替進行著陰極過程和陽極過程,所以不會引起極化積累性發展,避免對體系影響過大。

      3.4表面分析技術的應用

      對金屬表面發生銹蝕的過程進行分析,對氣相緩蝕劑緩蝕機理的研究有很大幫助,現在通常采用成膜理論進行探討,對薄層液膜下氣相緩蝕劑對金屬的電化學作用原理進行研究分析。通過掃面電鏡(SEM)可以直接觀察使用氣相緩蝕劑前后金屬表面所發生的形態變化,可以觀察到緩蝕膜的形態。通過紅外光譜(IR),X射線光電子能譜(XPS),AES,拉曼散射(SERS)等可以進行緩蝕膜的結構及吸附形式的研究分析,還可以進行緩蝕膜的組成,厚度,所含元素化學態的分析。

      4. 氣相防銹包裝技術

      氣相防銹包裝技術是依托于氣相緩蝕劑技術的一個新興行業。氣相緩蝕劑的早期應用以粉劑、丸劑、片劑、防銹紙帶等為主,現在的應用形式進一步多樣化,以氣相防銹膜塑料薄膜、氣相防銹紙、氣相防銹劑、氣相防銹油,氣相防銹壓敏膠帶等為主。氣相防銹包裝具有方便使用,簡化包裝工藝,美觀,可回收在處理,防銹周期長等特點。

      氣相防銹膜塑料薄膜是現在應用最廣泛的一種,還包括防銹防靜電薄膜,氣相防銹纏繞膜、氣相防銹氣泡膜、防銹袋等形式。氣相防銹塑料薄膜使用非常簡便,易處理,防銹效果好。特別是一些大型的,結構復雜,精密的物件使用起來非常方便。氣相防銹膜塑料薄膜的關鍵技術在于氣相防銹母粒的研制。日本、韓國擁有比較先進的氣相防銹母粒技術,國內大多采用老技術或者進口防銹母粒。但隨著國內技術的發展,現在國內一些做防銹包裝行業的公司已經掌握了比較先進的防銹母粒技術。例如青島鑫盈鑫科技有限公司在防銹母粒領域擁有多項發明專利。蘇州啟陽新材料科技股份有限公司與上海電力學院張大全教授合作開發出不含亞硝酸鹽的環保型氣相防銹母粒。

      氣相防銹紙被廣泛應用在機電,汽車零配件,電工電子,焊絲,五金工具等行業體積相對較小的物品。將氣相緩蝕劑配置成防銹液,然后涂布在防銹原紙上。氣相防銹紙的使用大大簡化了一些機械加工工藝,提高了生產效率。

      5. 研究方向

      當前氣相緩蝕劑在應用過程中還存在一些問題,例如一件復雜的儀器,包括多種金屬和橡膠等無機非金屬材料,此時應用氣相防銹包裝。首先不知道氣相緩蝕劑是不是對物品上所有的金屬都具有保護作用;再者氣相緩蝕劑是否會對一些無機非金屬材料產生影響?實際應過程中我們遇到過這種情況,一些航空航天材料加工企業就面前這些問題,一個產品包括很多精密的零部件,很多種金屬材料和無機非金屬材料組成,他們要解決的問題是一次防護能解決所有金屬的防護,而且不能影響無機非金屬材料的性能。以目前的技術很難一次性解決這些問題,這些可能就是接下來研究的方向。

      隨著檢測分析技術的進步和氣相緩機理等理論研究的進展,當前和未來一段時間內氣相緩蝕劑的研究發展趨勢應朝著無毒無害,高效能,多金屬用的大方向發展??梢酝ㄟ^分子設計,自組裝等技術開發新型氣相緩蝕劑。北京化工大學魏剛教授團隊分別將十八胺(ODA),苯并三氮唑(BTAH)作為客體,羥丙基-β-環糊精(HP-β-CD)為主體采用干法制備了超分子體系,分別用于碳鋼,銅的緩蝕劑,取得很好的效果。

      加強對新型多功能植物型氣相緩蝕劑的研究,并將現有高效能氣相緩蝕劑進行復配優化,在研究對金屬防護的同時應加強對與金屬環境中的無機非金屬材料的兼容性的研究。

      參考文獻:

      [1]滕飛,胡剛.氣相緩蝕劑的研究進展[J].腐蝕科學與防護技術,2014,26(4):360.

      [2]樊保民.超分子緩蝕劑的設計、制備及其在節能減排中的作用研究.北京化工大學博士學位論文.

      [3]張大全.氣相緩蝕劑研究、開發及應用的進展[J].材料保護,2010,43(4):61.

      [4]黃玲.薄層液膜下氣相緩蝕劑對金屬的作用行為及緩蝕機理研究.華中科技大學碩士學位論文。

      摘要:氣相緩蝕劑在軍工、機械、電工電子、汽配、航空、海運等行業被廣泛的應用,研究氣相緩蝕劑的工作越來越多,其應用形式呈現多樣化。本文綜述了氣相緩蝕劑的作用機理和當前發展研究情況,解析目前常用的研究評價方法,歸納氣相緩蝕劑的應用情況及在應用過程中出現的問題,分析將來氣相緩蝕劑的發展研究方向。

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