蒸気発電装置用の新規防食剤の膜形成機構の解明

新型蒸汽发电设备防腐剂成膜机理的阐明

基本信息

批准号：
20K05433
负责人：
吉田健
金额：
$ 2.66万
依托单位：
The University of Tokushima
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

オレイルプロパンジアミン（OLDA）が銅（Cu）表面に形成する膜の構造を、定量NMR法と表面分析法を組み合わせて調べた。定量NMRにより、150℃の高温水中で形成された膜の量を精密に決定した。顕微赤外マッピングにより、膜厚は水平方向に不均一で、垂直方向には数百のOLDA層が形成されていることが確認された。C-H伸縮振動数の解析から、アルキル鎖はCu表面に近い層で秩序化され、膜厚の厚い部分のCu表面から遠い層ほど無秩序構造を取ることが示された。アルゴンガスクラスターイオンビームエッチングによるXPS測定とICP-AES分析を組み合わせることで、多層化の鍵はOLDAの非プロトン化アミノ基とCuとの配位錯体の形成にあり、ポリマー鎖状のネットワーク構造を形成していると推定されることを明らかにした。OLDAの濃度や処理時間を変えて接触角を測定した結果、皮膜の撥水性は、無秩序な疎水性鎖を持つOLDA分子が厚く積層していることに由来することがわかった。水-蒸気サイクルの膜形成型腐食防止剤としてのアミンの応用に関連して、脂肪族アミンの水熱反応も最近重要視されている。脂肪族アンモニウムカチオンのモデル反応として、300~400℃の亜臨界および超臨界温度におけるエチルアンモニウムカチオンおよびn-オクチルアンモニウムカチオンの水熱反応の速度論および機構を、対応する中性アミンと比較検討し、反応物および経路を明らかにした。13C-15Nで標識したエチルアンモニウムカチオの反応をNMR分光法により解析した結果、エタノールへの加水分解に続き、エテンを生成する脱離反応とジエチルアンモニウムカチオンを与える不均化反応が起こることがわかった。n-オクチルアンモニウムカチオンはオクテンとオクタノールを生成し、それぞれが異性化して熱力学的により安定な種を主要生成物とすることがわかった。

结合定量核磁共振和表面分析方法，研究了油基丙二胺 (OLDA) 在铜 (Cu) 表面形成的薄膜结构。通过定量NMR精确测定在150℃高温水中形成的膜量。显微红外测绘证实，薄膜厚度在水平方向上不均匀，并且在垂直方向上形成了数百个 OLDA 层。 C-H伸缩频率分析表明，靠近Cu表面的烷基链层是有序的，而较厚部分远离Cu表面的层则呈现无序结构。通过结合氩气团簇离子束蚀刻的XPS测量和ICP-AES分析，我们发现多层化的关键在于OLDA和Cu的非质子化氨基之间形成配位络合物以及聚合物链网络结构已澄清，推测已成立。通过改变 OLDA 的浓度和处理时间来测量接触角，结果发现薄膜的防水性源于具有无序疏水链的厚厚的 OLDA 分子堆叠。脂肪胺的水热反应最近也随着胺作为水蒸汽循环中的成膜腐蚀抑制剂的应用而变得重要。作为脂肪族铵阳离子的模型反应，将乙基铵阳离子和正辛铵阳离子在300-400℃亚临界和超临界温度下的水热反应动力学和机理与相应的中性胺反应动力学和机理进行了比较。并确定了路线。使用NMR光谱分析用13C-15N标记的乙基铵阳离子的反应表明，水解成乙醇之后是产生乙烯的消除反应和产生二乙基铵阳离子Ta的歧化反应。研究发现正辛铵阳离子产生辛烯和辛醇，它们各自异构化为热力学上更稳定的物质作为主要产物。