贾巧燕等：油水两相界面处缓蚀剂的作用效果及机理 231 18 a 20 6 (b) 90 1.6 (c) --纯水相 14 。-油水分配后 5 人 120 mg-1 4 mg. 120mg 4 、1.2 3 0 3 0 2 200 240280 2 20 240 280 波长/nm 波长/nm 0.4 02 200 300400 500 600 700 200 300400500 600700 20 60100140180220 波长nm 波长/nm 质量浓度/(mgL-) 图8紫外可见分光光度计测试结果.(a)纯水相：(b)油水分配后：(c)特征峰吸光度 Fig.8 Test results of ultraviolet visible spectrophotometer:(a)in aqueous phase;(b)after oil and water partition;(c)characteristic peak absorbance 质过程，导致水相中的缓蚀剂有效浓度降低 蚀剂的烃基会吸附于油滴表面形成胶团浮于水相 2.5机理讨论 中，这部分缓蚀剂分子无法吸附于金属基体上，使 基于上述实验结果，利用图9对十七烯基胺乙 得水相中的缓蚀剂有效浓度降低.但是由于试样 基咪唑啉季铵盐缓蚀剂在油水两相分层介质不同 转速不高，对于稍远离于界面区的水相搅动并不 位置处的作用机理作出猜测.如图9(a)所示，在水 严重，水相区内油滴含量并不多，仍有大量缓蚀剂 相区内，加入水溶性缓蚀剂后，缓蚀剂能均匀分散 分子分散于水相中，缓蚀剂分子可以很好地在基体 于水溶液中.同时，试样旋转过程中会有微量油滴 表面吸附并逐渐形成连续且致密的保护膜，同时，油 进入水相中，而缓蚀剂分子两端极性不同，极性基 相中的烷烃分子也有部分吸附于金属表面，与缓蚀 团亲水性强，非极性基团（烃基）疏水性强，部分缓 剂协同作用，共同保护金属在该区域内免遭腐蚀. 缓蚀剂 感烷烃分子 。油滴 Q水滴 ●水分子 (a) (b) (c) 钢 水相 钢水相 油相 图9十七烯基胺乙基咪唑啉季铵盐缓蚀剂在油水两相分层介质不同区域中的作用机理.()水区：(b)两相界面处：(c)油区 Fig.9 Schematic diagram of mechanism of seventeen alkenyl amide ethyl imidazoline quaternary ammonium salt in different zones of oil-water stratified medium:(a)in water region;(b)at the oil-water interface;(c)in oil region 在油水两相界面处，理论上讲油相的存在会 缓蚀剂分子迁移至油相中，以至于溶液中的缓蚀 在一定程度上减缓腐蚀，然而结合实际实验过程 剂有效浓度大幅度降低，试样表面吸附的缓蚀剂 中在界面处观察到的沟槽腐蚀宏观形貌（如 分子减少，覆盖率降低，综合表现为图3(b)所示的 图7(c)~(e)所示)、图4(d)所示的缓蚀剂吸附成 较短缓蚀剂脱附平台，致使金属表面反应活性位 膜困难现象、图3(d)所示的界面处缓蚀率的降 点增多，腐蚀速率上升.同时，金属基体溶解在表 低，都说明界面处存在某些因素影响缓蚀剂的作 面形成的腐蚀产物进一步增大缓蚀剂吸附壁垒， 用效果.对其机理作出猜测，如图9(b)所示，由于 且产物膜亲水性更强，水相润湿进一步造成试样 试样旋转，油水两相在界面处发生轻微乳化，大量 表面腐蚀加重 油滴分散于水相中，导致缓蚀剂分子团聚在油滴 图9（©）所示，在油水分层介质靠近界面的油 周围，形成表面极性胶团分散于水相中，并有部分 相中，试样旋转过程中，油相中含有的少量液滴有质过程，导致水相中的缓蚀剂有效浓度降低. 2.5    机理讨论 基于上述实验结果，利用图 9 对十七烯基胺乙 基咪唑啉季铵盐缓蚀剂在油水两相分层介质不同 位置处的作用机理作出猜测. 如图 9（a）所示，在水 相区内，加入水溶性缓蚀剂后，缓蚀剂能均匀分散 于水溶液中. 同时，试样旋转过程中会有微量油滴 进入水相中，而缓蚀剂分子两端极性不同，极性基 团亲水性强，非极性基团（烃基）疏水性强，部分缓 蚀剂的烃基会吸附于油滴表面形成胶团浮于水相 中，这部分缓蚀剂分子无法吸附于金属基体上，使 得水相中的缓蚀剂有效浓度降低. 但是由于试样 转速不高，对于稍远离于界面区的水相搅动并不 严重，水相区内油滴含量并不多，仍有大量缓蚀剂 分子分散于水相中，缓蚀剂分子可以很好地在基体 表面吸附并逐渐形成连续且致密的保护膜，同时，油 相中的烷烃分子也有部分吸附于金属表面，与缓蚀 剂协同作用，共同保护金属在该区域内免遭腐蚀. 在油水两相界面处，理论上讲油相的存在会 在一定程度上减缓腐蚀，然而结合实际实验过程 中在界面处观察到的沟槽腐蚀宏观形貌 （如 图 7（c）～（e）所示）、图 4（d）所示的缓蚀剂吸附成 膜困难现象、图 3（ d）所示的界面处缓蚀率的降 低，都说明界面处存在某些因素影响缓蚀剂的作 用效果. 对其机理作出猜测，如图 9（b）所示，由于 试样旋转，油水两相在界面处发生轻微乳化，大量 油滴分散于水相中，导致缓蚀剂分子团聚在油滴 周围，形成表面极性胶团分散于水相中，并有部分 缓蚀剂分子迁移至油相中，以至于溶液中的缓蚀 剂有效浓度大幅度降低，试样表面吸附的缓蚀剂 分子减少，覆盖率降低，综合表现为图 3（b）所示的 较短缓蚀剂脱附平台，致使金属表面反应活性位 点增多，腐蚀速率上升. 同时，金属基体溶解在表 面形成的腐蚀产物进一步增大缓蚀剂吸附壁垒， 且产物膜亲水性更强，水相润湿进一步造成试样 表面腐蚀加重. 图 9（c）所示，在油水分层介质靠近界面的油 相中，试样旋转过程中，油相中含有的少量液滴有 200 300 400 500 600 700 −1 0 1 2 3 4 5 6 7 200 240 280 0 0.5 1.0 1.5 2.0 吸光度, A 吸光度, A 波长/nm 200 300 400 500 600 700 −1 0 1 2 3 4 5 6 7 吸光度, A 吸光度, A 波长/nm 波长/nm 200 240 280 0 0.5 1.0 1.5 2.0 吸光度, A 波长/nm 200 mg·L−1 160 mg·L−1 120 mg·L−1 80 mg·L−1 40 mg·L−1 0 200 mg·L−1 160 mg·L−1 120 mg·L−1 80 mg·L−1 40 mg·L−1 (a) (b) 0 (c) 20 60 100 140 180 220 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 质量浓度/(mg L−1) 纯水相 油水分配后 图 8    紫外可见分光光度计测试结果. （a） 纯水相；（b） 油水分配后；（c） 特征峰吸光度 Fig.8    Test results of ultraviolet visible spectrophotometer: (a) in aqueous phase; (b) after oil and water partition; (c) characteristic peak absorbance (a) (b) (c) 钢 水相 钢 水相 钢 油相 活化点: Fe-2e-→Fe2+ 缓蚀剂 烷烃分子 油滴 水滴 水分子 图 9    十七烯基胺乙基咪唑啉季铵盐缓蚀剂在油水两相分层介质不同区域中的作用机理. （a） 水区; （b） 两相界面处; （c） 油区 Fig.9     Schematic  diagram  of  mechanism  of  seventeen  alkenyl  amide  ethyl  imidazoline  quaternary  ammonium  salt  in  different  zones  of  oil –water stratified medium: (a) in water region; (b) at the oil–water interface; (c) in oil region 贾巧燕等： 油水两相界面处缓蚀剂的作用效果及机理 · 231 ·