表面活性剂—聚磷酸盐预膜剂的研制(3)
1.3 课题综述
1.3.1 预膜剂的预膜机理
聚磷酸盐通常是吹冰偏磷酸钠和三聚磷酸钠。多磷酸盐可以和金属离子与水胶溶状态复杂的离子,在保护金属上它发挥了作用。保护膜是沉积在阴极表面，镀在金属上形成一层膜,抑制了阴极反应。另一方面，它有较好的吸附分散作用，因而能抑制无机盐的沉积。
锌盐是常用的阴极型缓蚀剂, 与聚磷酸盐复配又是一种良好的预膜剂。其缓蚀机理是[9]: 锌属于阴极型缓蚀剂, 它能与吸附在阴极中的OH- 作用, 生成不溶的Zn(OH) 2 沉积膜, 使阴极反应速度减慢, 从而促进阴极的极化作用, 进而抑制整个腐蚀过程, 达到缓蚀目的。
但是锌盐虽然成膜迅速,形成的膜却不耐久, 不适宜单独使用。它和聚磷酸盐及有机磷酸盐等配合使用时, 会取得很好的缓蚀效果。因为锌能加速这些缓蚀剂的成膜作用，同时又能保持这些缓蚀剂所形成的膜的耐久性[10] 。
聚磷酸盐中的聚磷酸根通过与钙离子络合, 形成一个以溶胶状态存在于水溶液中的带正电荷的聚磷酸钙络合离子。这种络合离子与铁离子相络合, 生成以聚磷酸钙铁为主要成分的络合离子, 依靠腐蚀电流沉积于阴极表面形成具有一定致密性的沉淀膜。这种膜能阻挡溶解氧扩散到阴极, 即抑制了腐蚀电池的阴极反应从而抑制整个腐蚀反应。同时在聚磷酸盐中投加一定量的锌盐, 锌盐可与聚磷酸盐相互协同增效, 并可加速膜的形成。此时膜的主要成分为γ-Fe2O3 、聚磷酸钙铁络合物、磷酸锌和氢氧化锌, 该膜比聚磷酸钙铁有更好的耐腐蚀性[11]。
1.3.2 预膜剂的分类
常见的预膜剂主要有铬酸盐、锌盐、硼酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、全有机膦系、钥酸盐、钨酸盐及有机羧酸、有机胺等。
（1）聚磷酸盐
常见的是吹冰偏磷酸钠,三聚磷酸钠。低用量,低成本,无毒。需要一定的溶解氧,还有Ca2 + 、Zn2 +和其他离子共存可以改善腐蚀性能。但是聚磷酸盐存在一个很大的问题，就是易于水解, 水解后导致其缓蚀性能下降, 易形成钙盐沉积垢且难以去除。再者其水解产物作为微生物的营养源,促进了循环水的菌藻的草生, 对环境也会造成富营养化污染。
（2）有机膦酸盐
抗水解性能优于聚磷酸盐, 从而避免了聚磷酸盐使用的缺点。自70 ~80 年代以来发展极为迅速。
（3）钼酸盐
钼酸盐作预膜剂处理时，形成的膜致密且薄，与金属表面结合较牢固，属于氧化型膜。
（4）钨酸盐
钨酸盐属于钝化型缓蚀剂, 其氧化能力较弱, 故只有在水中有溶解氧的情况下才会有缓蚀作用, 即当金属表面有氧化物覆盖率相当大时, 阳极面积很小, 阳极电流密度大时,WO42- 可在高电流密度时极快地放电, 此时其氧化能力强, 可将Fe2 + 氧化成Fe3+, 促进了金属氧化膜的形成, 所以钨酸盐对金属钝化膜的形成并不起主要作用, 它仅起着膜的文持和修补作用[12]。
（5）硅酸盐
硅酸盐作为缓蚀剂, 其最大的优点是操作容易、没有危险、无毒、无害、价格低廉, 但该类物质存在易于成垢, 成垢后不容易清除的缺点, 且缓蚀效果不够理想, 所以硅系缓蚀剂目前只在少数厂使用, 还没有使用在浓缩倍数高或换热器热强度高的装置中[13]。
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