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摘 要：气相缓蚀剂在常温下能自动挥发出具有缓蚀作用的气体，能抑制金属的大气腐蚀。气相缓蚀剂不必直接接触金属表面，还能保持金属材料原来的机械性能不变，应用极为广泛。本文研究了气相缓蚀剂的影响因素，并展望了该领域的发展趋势。
关键词：气相缓蚀剂 影响因素 发展趋势
气相缓蚀剂又叫挥发性缓蚀剂，一般分子量较小，在常温下能自动挥发出具有缓蚀作用的气体，能抑制金属的大气腐蚀。气相缓蚀剂不必直接接触金属表面，而金属制品的表面、内腔、管道、沟槽甚至缝隙部位都能得到保护。同时，还能保持金属材料原来的机械性能不变，被保护的金属在使用前表面通常不需经过处理。所以，气相缓蚀剂应用极为广泛。本文研究了气相缓蚀剂的影响因素及发展趋势。
一、影响气相缓蚀剂性能的主要因素
缓蚀剂的缓蚀性能（效率） 与缓蚀剂所处的环境、金属表面的本质特点、缓蚀剂本身的结构和性质，包括缓蚀剂的缓蚀基团及其数目，分子的大小、吸附的方式、与金属结合的形式，覆盖在金属表面的范围、金属与缓蚀剂的界面的电压等因素有关。
1.气相缓蚀剂的饱和蒸气压的影响
气相缓蚀剂的饱和蒸气压决定气相缓蚀剂挥发成气体的难易程度，其饱和蒸气压高，表示它挥发越快，在较短的时间内，金属表面就可以吸附足够的缓蚀剂而使金属得到保护；饱和蒸气压低，因其挥发的较慢，则具有持久的缓蚀效果。在使用气相缓蚀剂时，有时将两种或两种以上饱和蒸气压相差较大的缓蚀剂混合使用，或将饱和蒸气压较低的缓蚀预挥发或稍加热后再使用，就是考虑这个因素的影响。
2.气相缓蚀剂的水溶性的影响
缓蚀剂的水溶性与吸附性是一对矛盾的统一体：水溶性太大，致使吸附在金属表面的缓蚀剂分子过少，而不能形成有效的吸附性保护膜；水溶性太差，水介质中所能溶解的缓蚀剂也不能在金属表面形成有效的、完整的吸附膜，有时不但达不到缓蚀的目的，反而加速腐蚀。
3.气相缓蚀剂分子结构的影响
3.1缓蚀基团与其极性的影响
缓蚀剂在挥发后，遇水或潮湿的空气而离解出一个或几个保护基团的成分，在金属表面吸附并发生一系列的物理化学变化，其中起决定性作用的就是缓蚀基团及其极性，极性强的基团其吸附性强，而且不同的缓蚀基团对其所保护的金属具有选择性。同时，缓蚀剂分子中，缓蚀基团的种类及它们之间的协同作用对其缓蚀效果也具有很大的影响。
3.2缓蚀剂烃基的影响
烃基是缓蚀剂的非极性部分，它的长短与结构对缓蚀剂的防锈性有影响，一方面，烃基的碳原子越多，分子体积增大，吸附层厚而紧密，其缓蚀效果好，另一方面，烃基加长，水溶性降低，分子运动阻力大，吸附的速度较慢，诱导期变长而影响缓蚀效果；烃基的结构即其支链的数目及大小，数目越多、支链越大，空间位阻也大，妨碍吸附致使缓蚀效率降低。
3.3环境对气相缓蚀性能的影响
影响缓蚀剂的环境因素有温度、介质的pH 值、介质中阴离子的性质等。每种缓蚀剂有它的使用温度范围和pH值范围，超出了这个极限，其对金属不但没有缓蚀效果，反而加速腐蚀。刘淑坤等研究结果表明：温度对碳钢和黄铜在海洋大气下的腐蚀速度具有很大影响。温度升高，腐蚀速度先增大，然后下降，而且对不同的材料，气相缓蚀剂体系的影响不同。
二、气相缓蚀剂的发展趋势
1.新型高效低毒气相缓蚀剂的研究
在已开发的气相缓蚀剂中，商品化的较少。目前商业应用的气相防锈产品的配方中主要为胺的无机酸盐或有机酸盐，新型高效、低毒气相缓蚀剂的开发是气相缓蚀技术的关键。总体来说，我国在生产绿色、易生物降解的环境友好缓蚀剂要比国外落后很多。
2.多载体应用式气相缓蚀剂的研究
气相缓蚀剂的应用方式很多，国内外报导的有10 多种，可以将气相缓蚀剂粉末装入纱布、无纺布袋内或直接散布于机械设备的不同部位，也可以将其压制成不同形状的片、丸、锭剂，还可以制成气相防锈纸、气相防锈水、气相防锈油和气相防锈薄膜等。
3.发展气相缓蚀剂的评价方法
目前最常用评价方法的是失重法和电化学方法。失重法虽然比较原始，但仍然是一种最可靠的测定方法，缺点是测试周期长。电化学评价方法相对失重法具有测试周期短，提供信息丰富等特点。Leng分别用全浸法和薄层法研究了苯甲酸胺在大气条件下对Fe 的缓蚀机制，结果表明电解液的厚度对阴阳极反应过程有很大的影响。缓蚀剂的加入可以引起金属表面钝化，但是只有当金属表面的电解液很薄时才可以观察到稳定的钝化现象。因此他提出金属的缓蚀效率不能通过传统的大体积测量，而必须在薄层电解液中甚至在吸附层中进行测量。当前，薄层电解液下的大气腐蚀测量研究较多，但对气相缓蚀剂在薄层电解液下的电化学研究较少，且薄层电解液的厚度要求没有统一标准。
另外常用的评价方法还有谱学法。大气腐蚀本质上是金属表面和薄层电解液的相界电化学反应，可以利用入射光波对金属表面吸附分子振动的影响得到关于电极表面状态的结构信息。谱学法主要包括紫外—可见光谱、椭圆偏振光法、拉曼光谱和红外光谱法。辅助使用的方法还有显微学方法，主要有电化学扫描隧道显微技术（STM）、扫描电子显微术（SEM）、透射电子显微术（TEM） 和光学显微镜方法。
三、结语
总之，各种新的研究方法及其检测技术的发展，如光电化学法、电子自旋共振技术、扫描隧道显微镜技术、电化学阻抗（EIS） 检测技术，对科学工作者合成、评价新的气相缓蚀剂提供了可靠的研究手段。研制来源丰富、成本低、缓蚀效率高、低公害、微生物易降解的高效低毒的环境友好缓蚀剂和低聚型气相缓蚀剂都将是气相缓蚀剂的研究方向。
参考文献
[1] 高国， 梁成浩. 气相缓蚀剂的研究现状及发展趋势[J]. 中国腐蚀与防护学报，2007，8.
[2] 何新快， 陈白珍， 张钦发. 气相缓蚀剂的研究现状与展望[J]. 中国腐蚀与防护学报，2004，8.
[3] 刘淑坤， 彭乔， 王海潮. 温度对气相缓蚀剂缓蚀效果的影响[J].材料保护，2008，8.
关键词：气相缓蚀剂 影响因素 发展趋势
气相缓蚀剂又叫挥发性缓蚀剂，一般分子量较小，在常温下能自动挥发出具有缓蚀作用的气体，能抑制金属的大气腐蚀。气相缓蚀剂不必直接接触金属表面，而金属制品的表面、内腔、管道、沟槽甚至缝隙部位都能得到保护。同时，还能保持金属材料原来的机械性能不变，被保护的金属在使用前表面通常不需经过处理。所以，气相缓蚀剂应用极为广泛。本文研究了气相缓蚀剂的影响因素及发展趋势。
一、影响气相缓蚀剂性能的主要因素
缓蚀剂的缓蚀性能（效率） 与缓蚀剂所处的环境、金属表面的本质特点、缓蚀剂本身的结构和性质，包括缓蚀剂的缓蚀基团及其数目，分子的大小、吸附的方式、与金属结合的形式，覆盖在金属表面的范围、金属与缓蚀剂的界面的电压等因素有关。
1.气相缓蚀剂的饱和蒸气压的影响
气相缓蚀剂的饱和蒸气压决定气相缓蚀剂挥发成气体的难易程度，其饱和蒸气压高，表示它挥发越快，在较短的时间内，金属表面就可以吸附足够的缓蚀剂而使金属得到保护；饱和蒸气压低，因其挥发的较慢，则具有持久的缓蚀效果。在使用气相缓蚀剂时，有时将两种或两种以上饱和蒸气压相差较大的缓蚀剂混合使用，或将饱和蒸气压较低的缓蚀预挥发或稍加热后再使用，就是考虑这个因素的影响。
2.气相缓蚀剂的水溶性的影响
缓蚀剂的水溶性与吸附性是一对矛盾的统一体：水溶性太大，致使吸附在金属表面的缓蚀剂分子过少，而不能形成有效的吸附性保护膜；水溶性太差，水介质中所能溶解的缓蚀剂也不能在金属表面形成有效的、完整的吸附膜，有时不但达不到缓蚀的目的，反而加速腐蚀。
3.气相缓蚀剂分子结构的影响
3.1缓蚀基团与其极性的影响
缓蚀剂在挥发后，遇水或潮湿的空气而离解出一个或几个保护基团的成分，在金属表面吸附并发生一系列的物理化学变化，其中起决定性作用的就是缓蚀基团及其极性，极性强的基团其吸附性强，而且不同的缓蚀基团对其所保护的金属具有选择性。同时，缓蚀剂分子中，缓蚀基团的种类及它们之间的协同作用对其缓蚀效果也具有很大的影响。
3.2缓蚀剂烃基的影响
烃基是缓蚀剂的非极性部分，它的长短与结构对缓蚀剂的防锈性有影响，一方面，烃基的碳原子越多，分子体积增大，吸附层厚而紧密，其缓蚀效果好，另一方面，烃基加长，水溶性降低，分子运动阻力大，吸附的速度较慢，诱导期变长而影响缓蚀效果；烃基的结构即其支链的数目及大小，数目越多、支链越大，空间位阻也大，妨碍吸附致使缓蚀效率降低。
3.3环境对气相缓蚀性能的影响
影响缓蚀剂的环境因素有温度、介质的pH 值、介质中阴离子的性质等。每种缓蚀剂有它的使用温度范围和pH值范围，超出了这个极限，其对金属不但没有缓蚀效果，反而加速腐蚀。刘淑坤等研究结果表明：温度对碳钢和黄铜在海洋大气下的腐蚀速度具有很大影响。温度升高，腐蚀速度先增大，然后下降，而且对不同的材料，气相缓蚀剂体系的影响不同。
二、气相缓蚀剂的发展趋势
1.新型高效低毒气相缓蚀剂的研究
在已开发的气相缓蚀剂中，商品化的较少。目前商业应用的气相防锈产品的配方中主要为胺的无机酸盐或有机酸盐，新型高效、低毒气相缓蚀剂的开发是气相缓蚀技术的关键。总体来说，我国在生产绿色、易生物降解的环境友好缓蚀剂要比国外落后很多。
2.多载体应用式气相缓蚀剂的研究
气相缓蚀剂的应用方式很多，国内外报导的有10 多种，可以将气相缓蚀剂粉末装入纱布、无纺布袋内或直接散布于机械设备的不同部位，也可以将其压制成不同形状的片、丸、锭剂，还可以制成气相防锈纸、气相防锈水、气相防锈油和气相防锈薄膜等。
3.发展气相缓蚀剂的评价方法
目前最常用评价方法的是失重法和电化学方法。失重法虽然比较原始，但仍然是一种最可靠的测定方法，缺点是测试周期长。电化学评价方法相对失重法具有测试周期短，提供信息丰富等特点。Leng分别用全浸法和薄层法研究了苯甲酸胺在大气条件下对Fe 的缓蚀机制，结果表明电解液的厚度对阴阳极反应过程有很大的影响。缓蚀剂的加入可以引起金属表面钝化，但是只有当金属表面的电解液很薄时才可以观察到稳定的钝化现象。因此他提出金属的缓蚀效率不能通过传统的大体积测量，而必须在薄层电解液中甚至在吸附层中进行测量。当前，薄层电解液下的大气腐蚀测量研究较多，但对气相缓蚀剂在薄层电解液下的电化学研究较少，且薄层电解液的厚度要求没有统一标准。
另外常用的评价方法还有谱学法。大气腐蚀本质上是金属表面和薄层电解液的相界电化学反应，可以利用入射光波对金属表面吸附分子振动的影响得到关于电极表面状态的结构信息。谱学法主要包括紫外—可见光谱、椭圆偏振光法、拉曼光谱和红外光谱法。辅助使用的方法还有显微学方法，主要有电化学扫描隧道显微技术（STM）、扫描电子显微术（SEM）、透射电子显微术（TEM） 和光学显微镜方法。
三、结语
总之，各种新的研究方法及其检测技术的发展，如光电化学法、电子自旋共振技术、扫描隧道显微镜技术、电化学阻抗（EIS） 检测技术，对科学工作者合成、评价新的气相缓蚀剂提供了可靠的研究手段。研制来源丰富、成本低、缓蚀效率高、低公害、微生物易降解的高效低毒的环境友好缓蚀剂和低聚型气相缓蚀剂都将是气相缓蚀剂的研究方向。
参考文献
[1] 高国， 梁成浩. 气相缓蚀剂的研究现状及发展趋势[J]. 中国腐蚀与防护学报，2007，8.
[2] 何新快， 陈白珍， 张钦发. 气相缓蚀剂的研究现状与展望[J]. 中国腐蚀与防护学报，2004，8.
[3] 刘淑坤， 彭乔， 王海潮. 温度对气相缓蚀剂缓蚀效果的影响[J].材料保护，2008，8.