植酸在金屬防護(hù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望

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1、植酸在金屬防護(hù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望1,221,22胡會(huì)利,程瑾寧,李寧,王雅芬(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系,黑龍江哈爾濱150001;2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)海洋學(xué)院,山東威海264209)[摘要]介紹了植酸的分子結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方法和特殊性質(zhì)。闡述了目前植酸的主要研究和應(yīng)用現(xiàn)狀,如在金屬防護(hù)中充當(dāng)陰極型緩蝕劑、用于電鍍或化學(xué)鍍的配位體、用作成膜型的金屬鈍化劑、在磷化及水性涂料中用作多功能助劑以及其他金屬防護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用,并指出了目前存在的主要問題和今后發(fā)展和研究的方向。[關(guān)鍵詞]金屬防護(hù);植酸;無鉻鈍化[中圖分類號(hào)]TG178[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

2、]A[文章編號(hào)]1001-1560(2005)12-0039-050前言圖1。植酸分子中含有12個(gè)未反應(yīng)磷羥基,故易溶于水,且水溶液具有較強(qiáng)的酸性。此外,它能同傳統(tǒng)的金屬鈍化多采用物美價(jià)廉的鉻酐或鉻[1]金屬配位的24個(gè)氧原子,12個(gè)羥基和6個(gè)磷酸酯酸鹽等六價(jià)鉻化合物,其對(duì)基體金屬具有良好基。因此,植酸可以在較寬的pH值范圍內(nèi)與金屬的保護(hù)作用。但鉻類化合物毒性較大且又具有強(qiáng)[2]離子形成多個(gè)螯合環(huán),得到化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定的配合烈的致癌作用,目前世界各國對(duì)其使用和廢水[19]物。對(duì)各金屬離子的具體配位常數(shù)見表1。因排放都做出了嚴(yán)格的限制,禁止

3、使用鉻類化合物已為植酸分子中的6個(gè)碳原子的空間構(gòu)型為椅型,6成必然趨勢(shì)。因此,采用環(huán)境友好的有機(jī)或無機(jī)物個(gè)磷酸基只有一個(gè)處在a位,即與對(duì)稱軸平行,其[3~5]來取代鉻類化合物已迫在眉睫。目前,國內(nèi)外他5個(gè)均在e位上,與對(duì)稱軸成10915b,呈平伏狀關(guān)于無鉻鈍化的研究已取得一定的進(jìn)展,并提出了(見圖1),為了便于描述,對(duì)植酸中的6個(gè)磷酸基一些可能作為鉻類化合物的安全環(huán)保的替代物,如進(jìn)行了編號(hào),P1即是處于a位的磷酸基,這樣一[6][7~9][10]有硅酸鹽或聚硅酸鹽、稀土元素、鉬酸鹽來,就有P1,P2,P4以及P6所代表的4個(gè)磷酸基處[1

4、1][12][13,14]或鎢酸鹽、納米硅溶膠及其他有機(jī)物于同一平面上,所以,植酸在金屬表面與金屬發(fā)生等。這些替代物對(duì)金屬材料都具有一定的鈍化作配位反應(yīng)時(shí),易在金屬表面形成一層致密的單分子用,但大部分研究仍停留在試驗(yàn)階段,存在著種種保護(hù)膜,能有效地阻止腐蝕介質(zhì)滲入金屬表面,從難以解決的困難而無法工業(yè)化應(yīng)用。植酸具有特而起到防護(hù)作用。同時(shí),經(jīng)植酸處理后的金屬表面殊的分子結(jié)構(gòu)和很強(qiáng)的螯合作用及一定的成膜性,形成的單分子有機(jī)膜層同有機(jī)涂料具有相近的化且無毒無污染,因而引起了關(guān)注。國內(nèi)在20世紀(jì)學(xué)性質(zhì),而且,膜層中含有的磷羥基和酯基等活性90年

5、代開始植酸應(yīng)用于金屬防護(hù)技術(shù)的研團(tuán)可與有機(jī)涂料中的極性基團(tuán)形成氫鍵或發(fā)生化[15,16][17~19]究,至今已經(jīng)獲得了一定的研究成果。學(xué)反應(yīng),故植酸處理過的金屬表面與有機(jī)涂層黏接1植酸分子結(jié)構(gòu)1872年P(guān)reffer發(fā)現(xiàn)植酸,直到1969年才由[20~22]GrafE等確定其分子結(jié)構(gòu)。植酸學(xué)名為環(huán)己六醇六磷酸酯,全稱為1,2,3,4,5,6-二氫磷酸肌醇(IUPAC),分子式為C6H18O24P6,分子量為660108,室溫下為無色或淡黃色液體,其結(jié)構(gòu)式見圖1植酸結(jié)構(gòu)圖[收稿日期]2005071939植酸在金屬防護(hù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望性

6、更好。環(huán)境友好的緩蝕劑。表1不同pH值下植酸對(duì)金屬離子配位常數(shù)lgk212配位體金屬離子pH值植酸可以在較寬的pH值范圍內(nèi)與各種金屬M(fèi)g2+Ca2+Fe3+Co2+N2i+Cu2+Zn2+離子形成穩(wěn)定的配合物。日本專利昭55-1640671814781631614511382159912115150報(bào)道了將植酸應(yīng)用于電鍍鋅的配位體以替代氰化21012881231613021662198918315143[35,36]物的研究成果。國內(nèi)陳自然等人研究了植酸39156917316184211221051014115150在電鍍鋅和鐵鎳合金中

7、的應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)植酸不但可以4101851010217121711731891014315185代替氰化物作為配位體,而且將其用于鍍前處理還510177101051713515154131491018514196可以提高鍍層的結(jié)合力。在鍍鋅液中加入植酸,可610155101871716315127141921019115105以獲得具有寬廣的光亮電流密度范圍和工作溫度植酸廣泛存在于各種動(dòng)植物體中,以脫脂米糠范圍及極強(qiáng)的走位能力(深鍍能力)的鍍液[37]。同[20,21]中含量較高,一般為10%~11%(質(zhì)量分[38]樣,植酸也可以應(yīng)用于各種

8、化學(xué)鍍。侯新初采數(shù))。日本于1979年公開的昭54-81309提出的米用植酸與檸檬酸的復(fù)配作為化學(xué)鍍鎳的配位體,獲糠法實(shí)現(xiàn)了植酸的工業(yè)化生產(chǎn),隨后國內(nèi)杜志[39]得了穩(wěn)定的化學(xué)鍍鎳液。徐瑞東等人研究了植[2