1.背景

腐蝕是現(xiàn)代工業(yè)和生活中的重要破壞因素，據(jù)估計．腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約占國民生產(chǎn)總值的3~4%，而添加緩蝕劑是一種工藝簡便、成本低廉、適用性強的方法，近些年來被廣泛應(yīng)用于石油開采、化學(xué)清洗、水處理和金屬制品儲運等工程中。

2.有機緩蝕劑的介紹

緩蝕劑是一種防腐蝕化學(xué)品,它少量加入環(huán)境介質(zhì)中就能顯著地降低金屬的腐蝕速度。與其它防腐蝕方法相比,緩蝕劑具有使用方便、經(jīng)濟有效的特點,廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和社會生活中。

大量的有機化合物如醛類、胺類、羧酸、雜環(huán)化合物等可以作為有機緩蝕劑，已知目前至少有141個基本品種。作為緩蝕劑的有機化合物通常由電負性較大的N、O、s等原子為中心的極性基和C、H等原子組成的非極性基構(gòu)成，能夠以某種鍵的形式與金屬表面相結(jié)合。

2.1醛類緩蝕劑

肉桂醛、糠醛和香草醛是醛類化合物中比較典型的環(huán)境友好緩蝕劑．肉桂醛是近年來發(fā)展的高效低毒醛類有機緩蝕劑，其對金屬的緩蝕作用主要是基于吸附和聚合成膜過程?？啡┦且环N混合控制型植物緩蝕劑，其單獨使用時緩蝕效果并不理想，但與六次甲基四胺復(fù)配后，緩蝕性能大為改善。香草醛是香草屬香料中的關(guān)鍵組分，其分子中含有芳環(huán)、羰基、甲氧基和羥基多個吸附中心，對鹽酸溶液中金屬A1的腐蝕具有明顯的阻抑作用。

2.2唑類及其衍生物

有研究指出，對于相同系列的有機緩蝕劑，根據(jù)其分子中雜原子的不同，緩蝕效率一般遵循如下的變化規(guī)律，即：P>se>s>N>O。因此通過分子設(shè)計有目的臺成出具有特殊結(jié)構(gòu)和低毒性的雜環(huán)化合物就有可能獲得高效的環(huán)境友好緩蝕劑。

唑類物質(zhì)是現(xiàn)今使用最為廣泛的銅緩蝕劑,包括三唑、咪唑、吡唑等,其特征是分子結(jié)構(gòu)中都含有含氮原子的雜環(huán)。最常用的為苯并三唑及其衍生物、咪唑類及其衍生物。幾種有代表性的唑類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)如下:

通常運用較多的緩蝕劑主要是苯并三氮唑類的物質(zhì)，緩蝕劑在微電子制造領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，長期以來,緩蝕劑主要防護對象為鋼鐵、銅等常用金屬。

1）苯并三氮唑（BTA）

苯并三氮唑是一種最有效和常用的銅及其合金的緩蝕劑,有著優(yōu)越的抗氯性能,它在金屬表面產(chǎn)生不可逆的化學(xué)吸附,分子中的N原子上的孤對電子以配位鍵與Cu相連,相互交替形成鏈狀聚合物膜。

主要的緩蝕機理，可以由下列三個方程式表示：

2）BTA的衍生物

BTA雖然具有很好的緩蝕效果,但它的缺點是有一定的毒性,而且價格較高,使用受到限制。研究發(fā)現(xiàn)BTA的衍生物對銅具有優(yōu)異的緩蝕性能,但是三唑環(huán)上的氫被甲基取代后,不利于分子在銅表面形成穩(wěn)定的保護膜,緩蝕效果將大大降低,而在苯環(huán)上引入烷基后可增強緩蝕效果。

甲基苯并三氮唑（TTA）比BTA在分子結(jié)構(gòu)上多一個非極性的甲基,所以形成的單分子層膜的疏水性更好,而且甲基的存在對基體分子與Cu之間的反應(yīng)沒有干擾。因此TTA的緩蝕性能優(yōu)于BTA,其緩蝕行為更持久,而且與BTA混合使用效果更好。

近年來鋁、鎂等輕金屬合金的研究和應(yīng)用發(fā)展較快,關(guān)于這些合金材料腐蝕防護的研究也日益增多，下圖是研究出來的三種高效的鋁合金緩蝕劑，分別是水楊醛肟、8-羥基喹啉、喹哪啶酸等物質(zhì)。

2.3有機胺類緩蝕劑

有機胺類化合物是緩蝕劑中應(yīng)用最多的一類物質(zhì)。脂肪胺、芳香胺、一元胺、二元胺或聚胺及它們的鹽均被廣泛應(yīng)用于金屬的緩蝕領(lǐng)域。開發(fā)環(huán)境友好的胺類緩蝕劑必須引入新的低毒性的有機胺化合物來替代有毒的胺化合物及其鹽的應(yīng)用。可以用長鏈脂肪胺、聚胺來替代和減少芳香胺的應(yīng)用；聚胺及其衍生物主要用在石油工業(yè)中，由聚胺制成的酰胺、咪唑啉及聚酰胺等化合物作為低毒性的緩蝕劑被廣泛用于抑制金屬的腐蝕中。

新型的聚琥珀酰亞胺、乳糖酸等的衍生物可作為抑制在高酸性鹽水和鹽水烴類介質(zhì)中

碳鋼腐蝕的環(huán)境友好緩蝕劑。硫脲類緩蝕劑

2.4脲類緩蝕劑

目前的有機緩蝕劑有的是和一價銅離子發(fā)生作用，有的是和二價銅離子，還有的是和銅原子發(fā)生作用，而銅的腐蝕主要是由于銅離子的擴散。所以在應(yīng)用緩蝕劑時，應(yīng)注意到其對各種價態(tài)銅離子和銅原子的化學(xué)和物理的吸附作用，并注意將對不同價態(tài)銅離子起作用的緩蝕劑復(fù)配使用可能有更好的緩蝕效果。

1）硫脲

硫脲作為一種能夠在絕大部分金屬表面形成牢固吸附層的硫脲，在電鍍的相關(guān)領(lǐng)域液得到了廣泛的應(yīng)用。例如電鍍前處理中酸洗或者堿液保存的緩蝕劑，人們認為作為緩蝕劑的硫脲，其吸附不是簡單的化學(xué)吸附，而是吸附粒子與電極之間有電荷轉(zhuǎn)移的電化學(xué)吸；不合格鍍層的退除等領(lǐng)域。最近的研究表明，硫脲不但可以作為電鍍和化學(xué)鍍的晶粒細化劑，還同時兼有加速劑作用。

2）硫脲衍生物

硫脲衍生物可以和二價銅離子形成的配合物。經(jīng)常使用的有：硫脲、丙烯基硫脲、苯基硫脲、苯基-3-(2-噻唑基)-2-硫脲、1-苯基-3-(2-吡啶)-2-硫脲、N-(2-羥乙基)-N’-2-丙烯基硫脲、1-苯基-3-(2-羥乙基)硫脲等，不但能起到銅緩釋作用，且在電鍍時，還可以起到細化晶粒的作用。目前，硫脲及其衍生物已經(jīng)廣泛用于鋅、銅、銀等金屬中，并且在化學(xué)鍍銅、鎳、鎳磷合金和多種錫合金等，并在各類鍍液中充當(dāng)絡(luò)合劑、穩(wěn)定劑或添加劑。

• 含有糠醛和氨的有機物

還有一類物質(zhì)，同時含有糠醛和胺的有機物，具有優(yōu)異的緩釋性能，常見的有N-（2-糠基）-p-苯胺和N-（5-甲基2-糠基）-p-苯胺，結(jié)構(gòu)如下：