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壳聚糖及其衍生物是环境友好型材料,对金属有一定的吸附能力,有作为缓蚀剂应用的潜力,然而壳聚糖溶解性较差,导致其缓蚀性能也较低,限制了其应用范围。可以通过化学手段改性壳聚糖,增强其溶解性和缓蚀性能,使其作为环境友好型缓蚀剂应用在更广泛的腐蚀介质中。 为了增强壳聚糖在强酸中的溶解性以及对金属的缓蚀性能,本文以壳聚糖、香草醛以及阳离子醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵为原料合成了香草基壳聚糖季铵盐VHTC,通过傅里叶变换红外光谱、元素分析法、核磁共振氢谱、电导滴定法、表面性能测试等方法对中间产物和最终产品的结构进行了表征。通过失重法、极化曲线法、电化学阻抗法以及表面分析,研究了VHTC在1 mol·L-1盐酸溶液中对Q235钢的缓蚀性能。 失重法实验结果表明,VHTC在相同温度或浓度下,缓蚀性能均比原料壳聚糖以及中间产物香草基壳聚糖席夫碱高。在298 K以及313 K时,当 VHTC浓度为10 mg·L-1时,对 Q235钢的缓蚀效率达到85%,继续增大缓蚀剂浓度对缓蚀率的影响较小,在缓蚀剂浓度为200 mg·L-1时达到90%。当温度增加到323 K以上时,缓蚀率下降。 极化曲线结果表明,添加 VHTC能使 Q235钢的腐蚀电流密度显著降低,缓蚀率规律与失重法结果一致。加入 VHTC并未改变阴阳极反应的机制,添加缓蚀剂后腐蚀电位几乎未发生漂移,因此 VHTC是一种几何覆盖效应的混合抑制型缓蚀剂。 电化学阻抗法的结果表明,随着缓蚀剂浓度增加,Q235钢在1 mol·L-1盐酸溶液中的 Rt逐渐增大,说明添加 VHTC能阻碍电极反应的进行;添加 VHTC后的阻抗谱特征与盐酸空白溶液中的阻抗谱特征相同,表现为一个简单容抗弧,是典型的几何覆盖型缓蚀剂的特征。在298 K时VHTC对Q235钢在最初的24 h内能形成较好的保护,之后则保护效果下降。 从腐蚀形貌图可以看出在298 K时添加VHTC明显抑制了盐酸对Q235的腐蚀。随着温度的升高,缓蚀剂依然能起缓蚀作用,但是对碳钢的保护效果下降,当温度超过313 K,添加缓蚀剂后的 Q235钢的薄弱区仍然出现孔蚀现象。