端羟基超支化聚(胺酯)对Q235钢在HCl溶液中的缓蚀行为

随着工业的快速发展，碳钢因其高强度、高韧性、低成本等优点在许多工程应用中得到了广泛的应用。然而，低碳钢在恶劣的环境中容易被腐蚀，在许多行业造成巨大的经济损失。保护钢材免受腐蚀的方法多种多样，其中使用缓蚀剂是最具成本效益的。

缓蚀剂是能够降低金属在介质中的腐蚀速率的防腐化学物质。例如，添加缓蚀剂可以克服钢材表面处理的“过挑”问题。包括小分子和聚合物在内的电负性有机化合物已被证明在低碳钢的缓蚀方面有用，因为它们在不同腐蚀介质中的金属表面上有有效的吸附，此外缓蚀效率与它们的结构和电子性质密切相关。目前，小分子有机化合物因其结构稳定、水溶性好、理论化学研究可预测的性质，在金属缓蚀剂中名列前茅。这些有机抑制剂一般都是由N、O、S杂原子与电子骨架缀合而成，其缓蚀效率取决于其在金属表面的吸附能力。已证实缓蚀剂在金属表面的吸附越强，缓蚀效率越高。然而，大多数基于有机小分子结构的抑制剂价格昂贵且对人体有毒。随着环保意识的增强，无毒环保缓蚀剂的研发越来越受到重视。水溶性聚合物具有环保和高性价比的优势，可形成多中心吸附，对金属表面具有较高的亲和力，成为最合适的替代品。迄今为止，各种天然和合成聚合物已被开发为弱钢在酸性溶液中的潜在缓蚀剂。然而，这些聚合物缓蚀剂往往需要高浓度才能获得有效的缓蚀作用，这在很大程度上限制了它们的实际应用。因此，开发新型、绿色、经济、高效的高分子缓蚀剂具有重要意义。

超支化聚合物因其分支结构和独特的性能在许多领域有着广泛的应用。特别是超支化聚合物的外围可以接枝大量的电负性官能团，有助于提高其在金属表面的吸附能力，从而达到有效的缓蚀作用。端羟基超支化聚(胺酯)(HPAE)是一种水溶性超支化聚合物，含有丰富的电负性羟基和氨基官能团。此外，HPAE的合成相当简单。在此，华东理工大学化学与分子工程学院包春燕团队报道了一种端羟基聚(胺酯)超支化聚合物(HPAE-OHs)作为低碳钢(Q235)在1m HCl溶液中的绿色、有效和经济的缓蚀剂。HPAE-OHs是第三代超支化聚合物，可以通过简单的一锅无溶剂酯化反应合成。失重试验表明，HPAE-OHs的存在对Q23s的腐蚀具有抑制作用，在100 mg L-1用量下，24 h的缓蚀率(n(%))可达94.9%。吸附热力学研究表明，HPAE-OHs在Q235钢表面的吸附遵循Langmuir吸附等温模型。极化测量和电化学阻抗谱(Es)表明，HPAE-OHs是一种混合型缓蚀剂，HAPE-OHs通过N杂原子与Fe原子的相互作用在金属表面形成一层保护膜，防止金属腐蚀。理论研究进一步表明，分支分子平行扩散并吸附在金属表面，从而形成最大的表面覆盖度，从而有效地将腐蚀介质与金属表面隔离。基于上述结果，本研究有望为绿色、经济、有效的缓蚀剂的设计提供新的思路。

文献来源：Shengjie Du, Shengyi Chen, Zekai Zhang, Zhicheng Ye, Huanv Mao, Huiting Yang, Cheng Lian, Chunyan Bao*. Materials Chemistry and Physics, 2022, 292, 126831.