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本论文利用电化学方法与技术,系统的研究了常用含氮类缓蚀剂(亚硝酸盐、系列醇胺化合物)和自制的系列氨基酸席夫碱缓蚀剂对钢筋的缓蚀作用,主要研究内容和结论如下:
亚硝酸盐能够有效抵御Cl-的侵蚀并能对已破坏的区域起到修复作用,但其毒性又束缚了它的推扩使用。基于这一问题,本文采用约束条件下多项式回归分析的方法,优化设计了三组分缓蚀剂体系的复合配方,以尽量减少亚硝酸钠的使用。当NaNO3为40.03%,乙醇胺为29.97%,三乙醇胺为30.0%时,复合缓蚀剂体系对模拟混凝土溶液环境下的钢筋具有最好的缓蚀效果,钢筋电极的钝化击穿电位实验值为307mv,与优化预测结果301.15mv接近。结果表明,醇胺类缓蚀剂与亚硝酸盐进行复配,既可以降低缓蚀剂体系的毒性又可以提高其缓蚀效果。
多数缓蚀剂在钢筋混凝土领域的应用研究都是依据实验得到的宏观成果,本文利用多元回归分析、灰色关联分析和量子化学相结合的方法研究了系列醇胺化合物在混凝土模拟孔溶液中对钢筋的缓蚀效果及缓蚀效果与分子结构的关系。结果表明,缓蚀效率与其前线分子轨道能级、氮氧原子的净电荷及分子偶极距有很好的相关性和显著性,5种醇胺缓蚀剂的缓蚀能力依次为:二乙氨基乙醇>N,N-二甲基乙醇胺>三乙醇胺>丙醇胺>乙醇胺。
自然界存在许多含有大量含氨基酸的废弃物,本文旨在对氨基酸缓蚀剂进行改性,以提高氨基酸缓蚀剂对钢筋的缓蚀性能。合成并研究了4种水溶性3,5-二溴水杨醛缩氨基酸席夫碱缓蚀剂,结果表明:3,5-二溴水杨醛缩氨基酸席夫碱比相应氨基酸具有更好的缓蚀效果,尤以3,5-二溴水杨醛缩牛磺酸席夫碱缓蚀能力最好。本文重点考察了3,5-二溴水杨醛缩牛磺酸席夫碱缓蚀剂对钢筋的缓蚀行为,温度升高,牛磺酸席夫碱缓蚀效率降低,pH=9.0时腐蚀电流最小,牛磺酸席夫碱质量分数为1.5%为最经济的浓度,浸泡15h后牛磺酸席夫碱在钢筋表面吸附达到饱和,3,5-二溴水杨醛缩牛磺酸席夫碱与钼酸钠有良好的协同效应,当钼酸盐与席夫碱的复配质量比为2:1时缓蚀效果最好。3,5-二溴水杨醛缩牛磺酸席夫碱在钢筋电极表面的吸附近似符合Langmuir等温吸附模型,其在钢筋表面的吸附吉布斯自由能ΔGm=.21.63kJ/mol,在等温等压下席夫碱化合物可以自发吸附在钢筋表面,吸附焓ΔHm=.11.07KJ/mol,其在钢筋表面的吸附是放热过程,体系温度的升高会对缓蚀剂的吸附起削弱作用。