發(fā)布時間：2017-10-22 04:01

  本文關鍵詞：硫脲殼聚糖的合成及其對Q235鋼的緩蝕行為研究

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【摘要】：殼聚糖是一種從甲殼類動物的外殼中提取的天然高分子產(chǎn)物,具有環(huán)境友好、來源范圍廣、價格低廉、生物降解性好等優(yōu)良特點。殼聚糖的分子中含有大量的氨基和羥基,能提供孤對電子,對金屬有吸附能力,有作為緩蝕劑應用的潛質(zhì),然而殼聚糖本身溶解性較差,導致其緩蝕性能較低,嚴重限制了其應用范圍。因此,研制開發(fā)一種環(huán)境友好、易溶于水的殼聚糖衍生物緩蝕劑具有重要意義。硫脲作為一種傳統(tǒng)的緩蝕劑,本身具有緩蝕性能,但是效果一般,且存在濃度極值現(xiàn)象。若將硫脲引入到殼聚糖上,可以在殼聚糖中引入氨基和硫,增加殼聚糖的活性吸附中心,使其更好的吸附在金屬表面,起到更佳的保護效果。為了提高殼聚糖的緩蝕性能和水溶性,本文以降解殼聚糖(CTS)為基體,以環(huán)氧氯丙烷為接枝試劑,將硫脲引入到殼聚糖的分子上,合成了水溶性的硫脲殼聚糖(TUCTS).通過單因素實驗找到了TUCTS的最佳合成條件：CTS與環(huán)氧氯丙烷的物質(zhì)的量之比為1:4,丙酮與水混合液的體積為250 mL,反應溫度第一步為30℃,第二步為60℃, CTS與硫脲的物質(zhì)的量之比為1:6。通過傅里葉變換紅外光譜、元素分析法、核磁共振氫譜和表面性能測試等方法對最終產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能進行了表征,得到了預期產(chǎn)物。通過失重法、極化曲線法、電化學阻抗法以及表面形貌觀察法對TUCTS在1 mol·L-1鹽酸溶液中對Q235鋼的緩蝕性能和緩蝕機理進行了研究。失重法的實驗結(jié)果表明,在1 mol·L-1鹽酸溶液中,TUCTS比原料殼聚糖以及降解殼聚糖CTS在研究的濃度范圍內(nèi)對Q235鋼具有更好的保護效果。25℃時,在TUCTS的濃度到達200 mg·L-1以前,緩蝕率隨著濃度的升高迅速增大,與表面張力的分析結(jié)果相吻合,繼續(xù)增大TUCTS濃度,緩蝕率呈現(xiàn)平穩(wěn)上升的趨勢,到400 mg·L-1緩蝕率基本達到最大值。40℃時,TUCTS的緩蝕率曲線與25℃的基本重合。當溫度升到60℃時,緩蝕率稍有下降,但在1000 mg·L-1時仍能達到88%。繼續(xù)升溫至80℃時,TUCTS的緩蝕率較低。極化曲線的實驗結(jié)果表明,在25℃和40℃時,TUCTS的加入能顯著抑制Q235鋼在鹽酸溶液中的腐蝕。TUCTS的加入并未引起緩蝕機理的改變,對電極反應的陰極反應和陽極反應都有較明顯的抑制作用,而且抑制程度基本一樣。TUCTS的加入引起的自腐蝕電位漂移不大,可以推斷TUCTS的緩蝕作用為幾何覆蓋效應。電化學阻抗的實驗結(jié)果表明,在25℃和40℃時,電荷轉(zhuǎn)移電阻Rt隨TUCTS濃度的增加而增大,緩蝕率也隨之提高,說明TUCTS的加入對電極反應起到了阻礙作用�？瞻}酸溶液與加入TUCTS后的電化學阻抗譜特征都呈現(xiàn)出近似半圓的簡單容抗弧,進一步驗證了TUCTS的緩蝕作用為幾何覆蓋效應。在25℃時,168 h之內(nèi),TUCTS在1 mol·L-1鹽酸溶液中對Q235鋼具有很好的保護效果。表面形貌觀察的實驗結(jié)果表明,在25℃和40℃時,添加TUCTS能顯著抑制Q235鋼在鹽酸中的腐蝕,緩蝕效果非常好：在60℃時,TUCTS對Q235鋼的保護效果有所下降,但仍能起到緩蝕作用：繼續(xù)升溫到80℃時,TUCTS對Q235鋼在鹽酸中的保護效果較差。
【關鍵詞】：硫脲殼聚糖 綠色緩蝕劑 Q235鋼 失重法 電化學
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.42;O636.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 0 引言13
• 1 文獻綜述13-26
• 1.1 殼聚糖的性質(zhì)13-17
• 1.1.1 殼聚糖簡介13-14
• 1.1.2 殼聚糖的脫乙酰度、黏度和分子量14
• 1.1.3 殼聚糖的化學性質(zhì)14-15
• 1.1.4 殼聚糖的實際應用15-17
• 1.2 緩蝕劑概述及評價17-21
• 1.2.1 緩蝕劑的定義17
• 1.2.2 緩蝕劑的分類17-18
• 1.2.3 緩蝕劑的作用機理18-19
• 1.2.4 緩蝕劑的評價方法19-21
• 1.3 殼聚糖類緩蝕劑的研究現(xiàn)狀21-23
• 1.4 硫脲改性殼聚糖的合成現(xiàn)狀23-24
• 1.4.1 在殼聚糖的C6-OH上接枝硫脲的改性23
• 1.4.2 在殼聚糖的C2-NH_2上反應生成或者接枝硫脲的改性23-24
• 1.5 本課題的研究意義及主要研究內(nèi)容24-26
• 1.5.1 課題研究意義24-25
• 1.5.2 課題研究內(nèi)容25-26
• 2 硫脲殼聚糖的合成26-37
• 2.1 實驗儀器及試劑26-27
• 2.1.1 實驗儀器26
• 2.1.2 實驗試劑26-27
• 2.2 硫脲殼聚糖的合成27-28
• 2.2.1 降解殼聚糖(CTS)的制備27
• 2.2.2 原料的性質(zhì)測定27
• 2.2.3 硫脲殼聚糖(TUCTS)的合成27
• 2.2.4 合成過程的可行性分析27-28
• 2.3 合成產(chǎn)物的表征28-32
• 2.3.1 紅外光譜分析28-29
• 2.3.2 元素分析法29-30
• 2.3.3 核磁共振氫譜分析30-31
• 2.3.4 硫脲殼聚糖的表面張力測試31-32
• 2.4 TUCTS最佳合成條件的選擇32-35
• 2.4.1 CTS與環(huán)氧氯丙烷的物質(zhì)的量之比32-33
• 2.4.2 丙酮與水的體積33-34
• 2.4.3 反應溫度34-35
• 2.4.4 CTS與硫脲的物質(zhì)的量之比35
• 2.5 本章小結(jié)35-37
• 3 硫脲殼聚糖在鹽酸溶液中的緩蝕性能評價37-61
• 3.1 實驗儀器及試劑37
• 3.1.1 實驗儀器37
• 3.1.2 實驗試劑37
• 3.2 緩蝕性能的評價方法37-41
• 3.2.1 失重法37-39
• 3.2.2 極化曲線法39-40
• 3.2.3 電化學阻抗法40-41
• 3.2.4 表面形貌觀察法41
• 3.3 實驗結(jié)果與討論41-60
• 3.3.1 失重法的結(jié)果與討論41-44
• 3.3.2 極化曲線法的結(jié)果與討論44-48
• 3.3.3 電化學阻抗法的結(jié)果與討論48-54
• 3.3.4 電化學阻抗隨時間的變化54-57
• 3.3.5 表面形貌觀察57-60
• 3.4 本章小結(jié)60-61
• 4 結(jié)論61-63
• 4.1 主要結(jié)論61-62
• 4.2 工作展望62-63
• 參考文獻63-69
• 致謝69-70
• 個人簡歷70-71
• 碩士期間發(fā)表的學術(shù)論文71

【參考文獻】

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本文編號：1076621