Научная статья на тему 'Защитные свойства ряда производных тиадиазола в растворах серной кислоты'

Защитные свойства ряда производных тиадиазола в растворах серной кислоты Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
88
18
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СЕРНАЯ КИСЛОТА / МАЛОУГЛЕРОДИСТАЯ СТАЛЬ / ИНГИБИТОР / ТИАДИАЗОЛ / SULFURIC ACID SOLUTION / LOW-CARBON STEEL / INHIBITOR / THIADIAZOLE

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Шеин Анатолий Борисович, Плотникова Мария Дмитриевна, Рубцов Александр Евгеньевич

В работе приведены результаты исследования ряда производных тиадиазола в качестве ингибиторов коррозии малоуглеродистой стали в 5-20% растворах серной кислоты. Гравиметрические испытания и электрохимические исследования выполнены на малоуглеродистой стали Ст3 при температуре 20 °С, время экспозиции образцов составляло 24 ч. Поляризационные кривые снимали в потенциодинамическом режиме в трехэлектродной ячейке ходом из катодной области в анодную со скоростью развертки потенциала 1 мВ/с, используя электрохимический измерительный комплекс SOLARTRON 1280 C. Исследованы (E)-N,N-диметил-4-{[(5-фенил-1,3,4-тиадиазол-2-ил)имино]метил}анилин, (E)-5-{[4-(диметиламино)бензилиден]амино}-1,3,4-тиадиазол-2-тиол, (E)-N,N-диметил-4-{[(5-(фуран-2-ил)-1,3,4-тиадиазол-2-ил)имино]метил}анилин и 1,3,4-тиадиазол-2-иламид уксусной кислоты. Установлено, что исследованные соединения в концентрациях 0,1-0,2 г/л проявляют достаточно хорошее защитное действие. Наилучший результат дает (E)-5-{[4-(диметиламино)бензилиден]амино}-1,3,4-тиадиазол-2-тиол с защитным действием Z более 90%. Наименьшим защитным действием (менее 62%) обладает 1,3,4-тиадиазол-2-иламид уксусной кислоты. Введение бензольного кольца и фуранового фрагмента в молекулы исследуемых соединений приводит к уменьшению их защитного действия по сравнению с тиольной группой. Защитное действие исследованных соединений (за исключением (E)-5-{[4-(диметиламино)бензилиден]амино}-1,3,4-тиадиазол-2-тиола) заметно снижается с увеличением концентрации раствора серной кислоты с 5 до 20%. Электрохимическими исследованиями установлено, что исследованные соединения являются ингибиторами смешанного (катодно-анодного) типа, но в большей степени снижают скорость катодного процесса. Расчет защитного действия ингибиторов по изменению величин плотности тока коррозии дает результаты, качественно совпадающие с результатами гравиметрических испытаний. Результаты работы указывают на перспективность поиска потенциальных ингибиторов кислотной коррозии в ряду производных тиадиазола и разработки ингибирующих композиций на их основе.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Шеин Анатолий Борисович, Плотникова Мария Дмитриевна, Рубцов Александр Евгеньевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PROTECTIVE PROPERTIES OF SOME THIADIAZOLE DERIVATIVES IN SULFURIC ACID SOLUTIONS

The work presents the results of the study of some thiadiazole derivatives as corrosion inhibitors for mild steel in 5-20% H2SO4. Gravimetric tests and electrochemical studies were performed on low-carbon steel St3 at ambient temperature. The exposure time of the samples was 24 h. Polarization curves were obtained by potentiodynamic method (v = 1 mV/s) in a three-electrode cell, using the SOLARTRON 1280 C electrochemical measuring complex. The following thiadiazole derivatives were studied: (E)-N,N-dimethyl-4-{[(5-phenyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)imino]methyl}aniline, (E)-5-{[4-(dimethylamino)benzylidene]amino}-1,3,4-thiadiazol-2-thiol, (E)-4-{[(5-(furan-2-yl)-1,3,4-thiadiazol-2-yl)imino]methyl}-N,N-dimethylaniline, N-(1,3,4-thiadiazol-2-yl)acetamide. It was established that the studied compounds at a concentration of 0.1 - 0.2 g/l show a good protective effect. The best result is given by (E)-5-{[4- (dimethylamino)benzylidene]amino}-1,3,4-thiadiazol-2-thiol with a protective effect Z more than 90%. The introduction of the benzene ring and the furan fragment into the molecules of the compounds under study leads to a decrease in their protective action as compared with the thiol group. With the help of electrochemical studies it was shown that the compounds studied are inhibitors of a mixed (cathodic-anodic) type, but to a greater extent they reduced the rate of the cathodic process. The results of the work indicate the promise of searching for potential acid corrosion inhibitors in a series of thiadiazole derivatives and the development of inhibiting compositions based on them.

Текст научной работы на тему «Защитные свойства ряда производных тиадиазола в растворах серной кислоты»

УДК: 620.197.3

ЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА РЯДА ПРОИЗВОДНЫХ ТИАДИАЗОЛА В РАСТВОРАХ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

А.Б. Шеин, М.Д. Плотникова, А.Е. Рубцов

Анатолий Борисович Шеин *, Мария Дмитриевна Плотникова, Александр Евгеньевич Рубцов Кафедра физической химии, Пермский государственный национальный исследовательский университет, ул. Букирева, 15, Пермь, Российская Федерация, 614990 E-mail: ashein@psu.ru *, plotnikova-md@mail.ru, rubtsov@psu.ru

В работе приведены результаты исследования ряда производных тиадиазола в качестве ингибиторов коррозии малоуглеродистой стали в 5-20% растворах серной кислоты. Гравиметрические испытания и электрохимические исследования выполнены на малоуглеродистой стали Ст3 при температуре 20 °С, время экспозиции образцов составляло 24 ч. Поляризационные кривые снимали в потенциодинамическом режиме в трехэлектродной ячейке ходом из катодной области в анодную со скоростью развертки потенциала 1 мВ/с, используя электрохимический измерительный комплекс SOLARTRON 1280 C. Исследованы (E)-N,N-диметил-4-{[(5-фенил-1,3,4-тиадиазол-2-ил)имино]метил}анилин, ^)-5-{[4-(диме-тиламино)бензилиден]амино}-1,3,4-тиадиазол-2-тиол, (E)-N,N-диметил-4-{[(5-(фуран-2-ил)-1,3,4-тиадиазол-2-ил)имино]метил}анилин и 1,3,4-тиадиазол-2-иламид уксусной кислоты. Установлено, что исследованные соединения в концентрациях 0,1-0,2 г/л проявляют достаточно хорошее защитное действие. Наилучший результат дает E)-5-{[4-(димети-ламино)бензилиден]амино}-1,3,4-тиадиазол-2-тиол с защитным действием Z более 90%. Наименьшим защитным действием (менее 62%) обладает 1,3,4-тиадиазол-2-иламид уксусной кислоты. Введение бензольного кольца и фуранового фрагмента в молекулы исследуемых соединений приводит к уменьшению их защитного действия по сравнению с тиольной группой. Защитное действие исследованных соединений (за исключением Щ)-5-{[4-(димети-ламино)бензилиден]амино}-1,3,4-тиадиазол-2-тиола) заметно снижается с увеличением концентрации раствора серной кислоты с 5 до 20%. Электрохимическими исследованиями установлено, что исследованные соединения являются ингибиторами смешанного (ка-тодно-анодного) типа, но в большей степени снижают скорость катодного процесса. Расчет защитного действия ингибиторов по изменению величин плотности тока коррозии дает результаты, качественно совпадающие с результатами гравиметрических испытаний. Результаты работы указывают на перспективность поиска потенциальных ингибиторов кислотной коррозии в ряду производных тиадиазола и разработки ингибирующих композиций на их основе.

Ключевые слова: серная кислота, малоуглеродистая сталь, ингибитор, тиадиазол

PROTECTIVE PROPERTIES OF SOME THIADIAZOLE DERIVATIVES IN SULFURIC ACID SOLUTIONS

A.B. Shein, M.D. Plotnikova, A.E. Rubtsov

Anatoliy B. Shein *, Mariya D. Plotnikova, Alexander E. Rubtsov

Department of Physical Chemistry, Perm State University. Bukireva st., 15, Perm, 614990, Russia E-mail: ashein@psu.ru *, plotnikova-md@mail.ru, rubtsov@psu.ru

The work presents the results of the study of some thiadiazole derivatives as corrosion inhibitors for mild steel in 5-20% H2SO4. Gravimetric tests and electrochemical studies were performed on low-carbon steel St3 at ambient temperature. The exposure time of the samples was 24 h. Polarization curves were obtained by potentiodynamic method (v = 1 mV/s) in a three-electrode cell, using the SOLARTRON 1280 C electrochemical measuring complex. The following thiadiazole derivatives were studied: (E)-N,N-dimethyl-4-{[(5-phenyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)imino]methyl}aniline, (E)-5-

{[4-(dimethylamino)benzylidene]amino}-1,3,4-thiadiazol-2-thiol, (E)-4-{[(5-(furan-2-yl)-1,3,4-thi-adiazol-2-yl)imino]methyl}-N,N-dimethylaniline, N-(1,3,4-thiadiazol-2-yl)acetamide. It was established that the studied compounds at a concentration of 0.1 - 0.2 g/l show a good protective effect. The best result is given by (E)-5-{[4- (dimethylamino)benzylidene]amino}-1,3,4-thiadiazol-2-thiol with a protective effect Z more than 90%. The introduction of the benzene ring and the furan fragment into the molecules of the compounds under study leads to a decrease in their protective action as compared with the thiol group. With the help of electrochemical studies it was shown that the compounds studied are inhibitors of a mixed (cathodic-anodic) type, but to a greater extent they reduced the rate of the cathodic process. The results of the work indicate the promise of searching for potential acid corrosion inhibitors in a series of thiadiazole derivatives and the development of inhibiting compositions based on them.

Key words: sulfuric acid solution, low-carbon steel, inhibitor, thiadiazole

Для цитирования:

Шеин А.Б., Плотникова М.Д., Рубцов А.Е. Защитные свойства ряда производных тиадиазола в растворах серной

кислоты. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2019. Т. 62. Вып. 7. С. 123-129 For citation:

Shein A.B., Plotnikova M.D., Rubtsov A.E. Protective properties of some thiadiazole derivatives in sulfuric acid solutions.

Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 62. N 7. P. 123-129

ВВЕДЕНИЕ

Одним из важнейших методов защиты металлов от коррозии является введение в агрессивную среду ингибиторов - органических и неорганических веществ, резко снижающих скорость коррозии металла. Как показывает опыт, метод инги-бирования экономичен, технологичен и не требует существенных материальных затрат. Поэтому использование ингибиторной защиты нашло широкое применение во многих отраслях современного промышленного производства.

Несмотря на то, что в настоящее время ассортимент ингибиторов коррозии весьма обширен, интенсивно ведется поиск новых эффективных ингибиторов полифункционального назначения. Многочисленные исследования направлены на разработку универсальных ингибиторов, проявляющих высокую эффективность в широком диапазоне агрессивных сред в жестких условиях эксплуатации.

В данной работе приведены результаты исследования ряда производных тиадиазола в качестве ингибиторов коррозии стали в растворах серной кислоты. Ранее нами выполнено аналогичное исследование в растворах соляной кислоты [1, 2].

Следует отметить, что ранее некоторые производные тиазола и тиадиазола уже являлись предметом исследований, правда большинство исследований было выполнено в солянокислотных средах. Так в работе [3] методами весовых испытаний, поляризационных и импедансных исследований изучены защитное действие и адсорбция 2-меркаптотиазолина на малоуглеродистой стали в растворах соляной кислоты. Показано, что 2-мер-

каптотиазолин является эффективным ингибитором коррозии стали в 0,5 М HCl. В работе [4] приводятся результаты исследования ингибирующих свойств 2-амино-5-меркапто-1,3,4-тиадиазола на малоуглеродистой стали в 0,5 М HCl. Установлено, что защитное действие данного соединения при концентрации 10-2 М, оцененное гравиметрическим методом, после 120 ч испытаний превышает 99%, при этом сам ингибитор демонстрирует хорошую термостабильность. В работе [5] приведены результаты исследования 2-амино-5-фенил-1,3,4-тиа-диазола в качестве ингибитора коррозии малоуглеродистой стали в 0,5 M H2SO4 и 1 M HCl. Показано, что защитное действие соединения в 0,5 M H2SO4 выше, чем в 1 M HCl, и оно возрастает с увеличением его концентрации в растворе. В работе [6] исследовано защитное действие бис-производных тиадиазола на малоуглеродистой стали в 1 М HCl. Показано, что при концентрации 0,04 г/л все соединения обладают защитным действием, превышающим 90%, а их адсорбция описывается изотермой Ленгмюра. Методом поляризационных кривых установлено, что исследованные соединения относятся к смешанному типу ингибиторов (тормозят оба парциальных электродных процесса). В малых концентрациях они адсорбируются физически, а при высоких концентрациях имеет место хемо-сорбция соединений.

В работах [7, 8] исследовано защитное действие 2,5-бис(4-пиридил)-1,3,4-тиадизола на малоуглеродистой стали в 1 M HCl, 1 M HClO4. Показано, что наилучшую эффективность данное соединение проявляет в 1 M HCl, а в 1 M HClO4 при низких концентрациях данного соединения происходит стимулирование коррозионного процесса. В

работе [9] в качестве потенциальных ингибиторов коррозии малоуглеродистой стали в 1 М HCl исследован ряд новых 2,5-замещенных 1,3,4-тиадиазо-лов. Показано, что большинство из них является хорошими ингибиторами коррозии, однако при малых концентрациях 2,5-бис(4-нитрофенил)-1,3,4-тиадиазол и 2,5-бис(4-хлорфенил)-1,3,4-тиадиазол проявляют стимулирующий эффект.

Значительно меньше исследований проведено в растворах серной кислоты. Так, защитное действие 2,5-бис(2-тиенил)-1,3,4-тиадиазола и 2,5-бис(3-тиенил)-1,3,4-тиадиазола при коррозии малоуглеродистой стали в 0,5 М H2SO4 методами гравиметрических, поляризационных и импедансных исследований изучено в работе [10]. Показано, что данные соединения являются весьма эффективными ингибиторами коррозии, а их адсорбция зависит от положения атома серы в тиенильном заместителе. Оба соединения являются ингибиторами смешанного типа. В работе [11] представлены результаты сравнительного исследования 2,5-бис(4-диметиламионфенил)1,3,4 оксадиазола (1) и 2,5-бис(4-диметиламионфенил)1,3,4 тиадиазола (2) в качестве ингибиторов коррозии малоуглеродистой стали в 1М HCl и 0,5 М H2SO4 при Т = 30 °С. Показано, что соединение (2) несколько более эффективно в 0,5 М H2SO4, чем в 1 М HCl, а соединение (1), наоборот, более эффективно в 1 М HCl. В общем случае, соединение (2) обладает более высоким защитным действием по сравнению с (1). В 1 М HCl оба соединения являются ингибиторами смешанного типа, а в 0,5 МH2SO4 они являются ингибиторами катодного типа. В работе [12] изучено 6 производных тиадиазола в качестве ингибиторов коррозии углеродистой стали в 1М H2SO4. Показано, что соединения относятся к смешанному типу ингибиторов с небольшим преимуществом катодной составляющей. Обнаружен синергетиче-ский эффект, проявляемый данными соединениями в смесях с KSCN, KI, KBr. В работе [13] также обнаружен синергетический эффект в композиции 2,5-бис(4-метоксифенил)-1,3,4-тиадиазола с иодид-ионами при исследовании коррозии малоуглеродистой стали в 0,5 МH2SO4.

Некоторые производные тиадиазола проявляют защитное действие на стали в 20% растворах муравьиной и уксусной кислот [14], а также на меди в 3,5% растворе хлорида натрия [15].

Детальный обзор результатов исследования производных тиомочевины и тиадиазола в качестве ингибиторов коррозии сталей в различных средах представлен в работе [16].

Таким образом, анализ литературных данных указывает на перспективность поиска потенциальных ингибиторов в ряду производных тиа-зола и тиадиазола, а также других пятичленных гетероциклических соединений, содержащих атомы азота и серы [17-20].

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Исследования проводили в водных растворах 5-20% H2SO4. Растворы готовили из реактивов марки «х. ч.» на дистиллированной воде. Материал для испытаний на коррозию - малоуглеродистая сталь Ст3 состава, % мас.: Fe - 98,36; С - 0,2; Mn - 0,5; Si - 0,15; Р - 0,04; S - 0,05; Сг - 0,3; N - 0,2; Си - 0,2. Для гравиметрических испытаний использовали стальные пластинки прямоугольной формы размером 20^25x2 мм, в которых для крепления были высверлены отверстия диаметром 0,3 см. Образцы для исследования зачищали наждачной бумагой, обезжиривали спиртом, ополаскивали дистиллированной водой, высушивали и взвешивали Далее образцы погружали в соответствующие растворы на 24 ч. По окончании эксперимента образцы извлекали, промывали дистиллированной водой и удаляли продукты коррозии мягким ластиком, просушивали фильтровальной бумагой и вновь взвешивали на аналитических весах с точностью до 0,0001 г.

Cкорость коррозии стали (К) рассчитывали по формуле: К = Дт/^-т), где Дт - убыль массы образца (г), S - площадь образца (м2), т - время экспозиции в растворе (ч).

Защитное действие ^грав и 2эл/х) определяли по формулам:

Zграв -

Z эл ,% -

х

(К0 - Кинг)-100

Ко :

(io - iинг )-100

где Х0, Ь, ^г, Ьнг - скорость коррозии (г/м2 ч) и ток коррозии (А/м2) соответственно в чистом растворе и с добавкой ингибиторов. Ингибиторный эффект у рассчитывали по формуле: у = В работе при-

ведены усредненные данные 3-х независимых опытов для каждой концентрации кислоты и ингибиторов.

Электрохимические исследования осуществлялись на неподвижном электроде, армированном в эпоксидную смолу, площадь рабочей поверхности S = 0,13 см2. Перед измерениями электрод зачищали на мелкозернистой шлифовальной

0

Таблица 1

Соединения, исследованные в качестве ингибиторов коррозии в 5-20% H2SО4 Table 1. Compounds studied as corrosion inhibitors in 5-20% H2SО4

бумаге, промывали дистиллированной водой, би-дистиллятом, обезжиривали и выдерживали в рабочем растворе 0,5-1 ч до установления постоянного значения (AE не более 1 мВ за последние 10 мин) потенциала коррозии Екор. Поляризационные кривые снимали не менее 3-х раз в трехэлектродной ячейке ходом из катодной области в анодную со скоростью развертки потенциала 1 мВ/c, используя электрохимический измерительный комплекс фирмы SOLARTRON 1280C (Великобритания). Электрод сравнения - насыщенный хлоридсереб-ряный, вспомогательный электрод - платиновый. Потенциалы приведены относительно стандартного водородного электрода.

Ток коррозии и Тафелевы наклоны ba и bk определяли автоматически по соответствующим программам, в основе которых лежал метод экстраполяции катодных и анодных Тафелевых участков на потенциал коррозии Екор. При измерениях и обработке данных электрохимических исследований использовали программы CorrWare2, ZPlot2, ZView2 (Scribner Associates, Inc.).

В качестве потенциальных ингибиторов исследованы соединения, представленные в табл. 1. Данные соединения хорошо растворимы в 5-20% H2SO4 и являются первичными ингибиторами, т.е. они устойчивы в исследуемых растворах серной кислоты.

Таблица 2

Результаты гравиметрических испытаний исследуемых соединений в качестве ингибиторов коррозии малоуглеродистой стали в 5-20% H2SО4 Table 2. The results of weight-loss measurements of the protective effect of investigated inhibitors on low-carbon

steel in 5-20% H2SО4

№ Соединение Название по номенклатуре

1. (Е)-Ы,М-диметил-4-{[(5-фенил- 1,3,4-тиадиазол-2-ил)имино]метил}ани-лин

2. (Е)-5-{[4-(димети-ламино) бензи-лиден]амино} -1,3,4-тиа-диазол-2-тиол

3. (Е)-Ы,М-диметил-4-{[(5-(фуран-2-ил)-1,3,4-тиа-диазол-2-ил)имино]ме-тил}анилин

4. ил 1,3,4-тиадиазол-2-ила-мид уксусной кислоты

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты гравиметрических испытаний исследуемых соединений в качестве ингибиторов коррозии малоуглеродистой стали в 5-20% Ш804 представлены в табл. 2 (нумерация соединений в табл. 2 соответствует табл. 1).

Ингибитор Синг , г/л 5% H2SO4 15% H2SO4 20% H2SO4

К, г/м2ч Z, % К, г/м2ч Z, % К, г/м2ч Z, %

нет - 11,00±0,20 - 18,26±0,30 - 22,40±0,40 -

1 0,05 3,63±0,10 66,7±1,8 11,15±0,10 39,9±1,4 10,78±0,10 50,6±2,5

0,1 2,29±0,10 78,9±1,5 7,68±0,10 58,6±0,5 7,81±0,10 64,2±2,0

0,2 1,59±0,10 85,4±1,3 4,68±0,10 74,8±0,5 5,16±0,10 76,4±1,4

2 0,05 1,81±0,10 83,4±1,3 5,86±0,10 68,4±0,5 3,77±0,10 82,7±1,2

0,1 1,05±0,05 90,4±0,7 1,89±0,05 89,8±0,3 1,34±0,05 93,9±0,4

0,2 0,68±0,05 93,7±0,7 0,98±0,05 94,7±0,3 0,67±0,05 96,9±0,4

3 0,05 4,96±0,10 54,5±2,0 11,60±0,10 37,4±0,6 13,37±0,10 38,8±3,1

0,1 3,58±0,10 67,1±1,8 9,60±0,10 48,2±0,6 11,88±0,20 45,6±3,1

0,2 2,54±0,10 76,7±1,5 7,33±0,10 60,5±0,5 8,27±0,10 62,1±2,1

4 0,05 5,81±0,10 46,7±2,2 14,53±0,20 21,6±1,2 15,91±0,20 27,1±4,0

0,1 5,00±0,20 54,1±3,0 13,79±0,20 25,7±1,1 15,38±0,20 29,6±3,8

0,2 4,13±0,10 62,1±1,9 12,31±0,20 33,6±1,1 13,22±0,20 39,5±3,0

Из представленных результатов видно, что минимальное защитное действие Ъ в 5-20% растворах Ш804 проявляет соединение 4. При этом величина Ъ уменьшается практически в 2 раза с ростом концентрации сернокислого раствора с 5 до 15%,

после чего она стабилизируется. Защитное действие возрастает с увеличением концентрации ингибитора в растворе с 0,05 до 0,2 г/л. Максимальное защитное действие показывает соединение 2 (при концентрации 0,2 г/л величина Ъ составляет

93,7-96,9%, при этом есть тенденция к росту защитного действия с увеличением концентрации кислоты). Величины защитного действия соединений 1 и 3 заметно ниже, нежели соединения 2, и они уменьшаются с увеличением концентрации раствора с 5 до 15%. Следует заметить, что согласно ранее проведенным исследованиям [2], в растворе соляной кислоты защитное действие соединений 1-3 не превышало 89%.

Ранее [2] было установлено, что в растворе 5% HCl при замещении тиольной группы на фуран и бензольное кольцо защитное действие исследуемых соединений незначительно уменьшается. Защитное действие фурансодержащего соединения 3 было несколько больше, чем защитное действие соединения 1, в котором фуран замещен на бензол. Возможно, замена бензольного кольца на фуран позволяла увеличить защитное действие (в фуране есть электроотрицательный атом кислорода, который обеспечивает лучшую адсорбцию).

В сернокислых растворах, как показывают наши результаты, введение бензольного кольца в молекулы исследуемых соединений приводит к некоторому уменьшению их защитного действия по сравнению с тиольной группой (соединение 2).

В работe [5] было определено защитное действие 2-амино-5-фенил-1,3,4-тиадиазола в 0,5 М H2SO4, которое при сопоставимых концентрациях оказывается ниже, чем у соединения 1. По-видимому, усложнение молекулы 2-амино-5-фе-нил-1,3,4-тиадиазола заменой группы -NH2 на фрагмент с большим весом приводит к большей кроющей способности при адсорбции и, соответственно, к росту Z.

Результаты исследования кинетики парциальных электродных процессов на стали в не инги-бированном и ингибированном растворах серной кислоты методом поляризационных кривых приведены в табл. 3. Типичные поляризационные кривые для ряда соединений приведены на рис. 1. По поляризационным кривым определены Тафелевы наклоны катодной (bk) и анодной (ba) ветвей, потенциал коррозии (Бкор), плотность тока коррозии (ьор). Путем сравнения плотности тока коррозии в растворе с ингибитором и без ингибитора было рассчитано защитное действие ^эл/х). В таблице приведены данные по соединениям 1-3, проявившим лучшую эффективность при гравиметрических испытаниях.

Из представленных в табл. 3 результатов следует, что все исследуемые соединения сдвигают

- Е, В 0,6 -|

0,5 -

0,4 -

0,3

0,2 -

0,1 -0,0 -

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0

lgi, [i, A/м2]

а

- Е, В 0,6 -|

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0

lgi, [i, A/м2]

б

Рис. 1. Поляризационные кривые стали 3, полученные в 5% H2SO4 (а) и 15% H2SO4 (б): 1- без ингибитора; 2 - +0,2 г/л соединения 1; 3 - +0,2 г/л соединения 2 Fig. 1. Polarization curves for low-carbon steel in 5% H2SO4 (a) and 15% H2SO4 (б): 1 - no inhibitor; 2 - + 0.2 g/l of compound 1;

3 - + 0.2 g/l of compound 2

потенциал коррозии стали в область более положительных значений на ~1-20 мВ. Анодный Тафелев наклон ba, как правило, в ингибированных средах уменьшается (наиболее заметно в 5% H2SO4). Изменения катодного наклона bk не проявляют четко выраженной тенденции. Расчет защитного действия ингибиторов 2эл/х по изменению величин плотности тока коррозии Ьор дал результаты, качественно совпадающие с результатами гравиметрических испытаний. Анализ поляризационных кривых показал, что исследуемые соединения относятся к ингибиторам смешанного типа, поскольку снижают скорости обеих парциальных реакций коррозионного процесса - реакции выделения водорода и реакции анодного растворения металла.

Таблица 3

Коррозионно-электрохимические характеристики Ст3-электрода в 5-20% H2SO4 в присутствии 0,2 г/л

исследуемых соединений Table 3. Electrochemical parameters of low-carbon steel in 5-20% H2SO4 in the presence of 0.2 g/l of investigated compounds

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ВЫВОДЫ

Изучено коррозионно-электрохимическое поведение малоуглеродистой Ст3 в 5-20% Ш804, исследовано защитное действие ряда производных тиадиазола в данных условиях. Гравиметрическим методом установлено, что исследованные соединения в концентрации 0,1 -0,2 г/л обладают выраженным защитным действием. Наилучший результат дает (Е) -5-{[4 -(диметиламино)бензилиден] амино} -1,3,4-тиадиазол-2-тиол с защитным действием Ъ более 90%.

Электрохимическими исследованиями методом поляризационных кривых установлено, что исследованные соединения являются ингибиторами смешанного (катодно-анодного) типа, но в большей степени снижают скорость катодного процесса.

Результаты работы указывают на перспективность поиска потенциальных ингибиторов кислотной коррозии в ряду производных тиадиа-зола и разработки ингибирующих композиций на их основе.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 17-43-590419).

ЛИТЕРАТУРА REFERENCES

1. Мокрушин М.А., Шеин А.Б., Рубцов А.Е. Поиск потенциальных ингибиторов коррозии в ряду серосодержащих органических соединений. Вестн. Перм. ун-та. Сер. Химия. 2017. Т. 27. Вып. 3. C. 271-278. DOI: 10.17072/22231838-2017-3-271-278.

Mokrushin M.A., Shein A.B., Rubtsov A.E. The search of potential corrosion inhibitors in a series of sulfur-containing organic substances. Vestn. Perm. Un-ta. Ser. Khimiya. 2017. V. 27. N 3. P. 271-278 (in Russian). DOI: 10.17072/22231838-2017-3-271-278.

2. Пономарев Д.А., Плотникова М.Д., Шеин А.Б., Рубцов А.Е. Исследование защитного действия производных ти-азола и тиадиазола на малоуглеродистой стали в растворе соляной кислоты. Вестн. Перм. ун-та. Сер. Химия. 2018. Вып. 3(31). С. 349-359. DOI: 10.17072/2223-1838-2018-3349-359.

Ponomarev D.A., Plotnikova M.D., Shein A.B., Rubtsov

A.E. Study of the protective action of thiazole and thiadiazole derivatives on low-carbon steel in hydrochloric acid solution. Vestn. Perm. Un-ta. Ser. Khimiya. 2018. N 3(31). P. 349-359 (in Russian). DOI: 10.17072/2223-1838-2018-3-349-359.

3. Solmaz R., Kardas G., Gulha M., Yazici B., Erbil M. Investigation of adsorption and inhibitive effect of 2-mercapto-tiazoline on corrosion of mild steel in hydrochloric acid media. Electrochim. Acta. 2008. V. 53. P. 5941-5952. DOI: 10.1016/j.electacta.2008.03.055.

4. Solmaz R., Kardas G., Yazici B., Erbil M. Adsorption and corrosion inhibitive properties of 2-amino-5-mercapto-1,3,4-thiadiazole on mild steel in hydrochloric acid media. Colloid. Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 2008. V. 312. P. 7-17. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2007.06.035.

5. Tang Y., Yang X., Yang W., Chen Y., Wan R. Experimental and molecular dynamics studies on corrosion inhibition of mild steel by 2-amino-5-phenyl-1,3,4-thiadiazole. Corrosion Sci. 2010. V. 52. P. 242-249. DOI: 10.1016/j.corsci.2009.09.010.

6. Singh A.K., Quraishi M.A. The effect of some bis-thiadia-zole derivatives on the corrosion of mild steel in hydrochloric acid. Corrosion Sci. 2010. V. 52. P.1373-1385. DOI: 10.1016/j.corsci.2010.01.007.

7. Lebrini M., Bentiss F., Vezin H., Lagrenee M. The inhibition of mild steel corrosion in acidic solutions by 2,5-bis(4-pyridyl)-1,3,4- thiadiazole: Structure - activity correlation. Corrosion Sci. 2006. V. 48. P. 1279-1291. DOI: 10.1016/j.corsci.2005.05.001.

8. Bentiss F., Mernari B., Traisnel M., Vezin H., Lagrenee M. On the relationship between corrosion inhibiting effect and molecular structure of 2,5-bis(n-pyridyl)-1,3,4- thiadiazole derivatives in acidic media: AC impedance and DFT studies. Corrosion Sci. 2011. V. 53. P. 487-495. DOI: 10.1016/j.corsci.2010.09.063.

9. Bentiss F., Lebrini V., Lagrenee M., Traisnel M., Elfarouk A., Vezin H. The influence of some new 2,5dusubstituted 1,3,4 - thiadiazoles on the corrosion behaviour of mild steel in 1 MYCl solution: AC impedance study and theoretical approach. Electrochim. Acta. 2007. V. 52. P. 6865-6872. DOI: 10.1016/j. electacta.2007.04.111.

Ин-

ги-би- ^кор, В bk , мВ b, a мВ 2 кор, А/м Z, %

тор

5% H2SO 4

Нет 0,224±0,002 115±1 41±1 6,26±0,02 -

1 0,203±0,002 121±1 22±1 1,75±0,01 72,1±0,3

2 0,208±0,002 115±1 24±1 0,57±0,01 90,9±0,2

3 0,210+0,001 118±1 26±1 1,40±0,01 77,6±0,1

15% H2SO4

Нет 0,219±0,001 106±1 40±1 14,02±0,08 -

1 0,210+0,002 122±1 36±1 6,48±0,02 53,8±0,1

2 0,218±0,001 113±1 34±1 0,68±0,02 95,1±0,1

3 0,200±0,001 133±1 40±1 5,54±0,03 60,5±0,1

20% H2SO4

Нет 0,211±0,001 118±1 34±1 17,45±0,2 -

1 0,203±0,001 122±1 35±1 9,10±0,1 47,9±0,1

2 0,207±0,001 107±1 28±1 0,94±0,1 94,6±0,5

3 0,206±0,001 125±1 34±1 4,68±0,1 73,2±0,3

10. Lebrini M., Lagrenee M., Traisnel M., Gengembre L., Vezin H., Bentiss F. Enhanced corrosion resistance of mild steel in normal sulfuric acid medium by 2,5-bis(n-thienyl)-1,3,4-thiadiazoles: Electrochemical, X-ray photoelectron spectroscopy and theoretical studies. Appl. Surf. Sci. 2007. V. 253. P. 9267-9276. DOI: 10.1016/j.apsusc.2007.05.062.

11. Bentiss F., Traisnel M., Vezin H., Hildebrand H.F., Lagrenee M. 2,5-Bis (4-dimethylaminophenyl)-1,3,4-oxadia-zole and 2,5-Bis (4-dimethylaminophenyl)-1,3,4-thiadiazole as corrosion inhibitors for mild steel in acidic media. Corrosion Sci. 2004. V. 46. P. 2781-2792. DOI: 10.1016/j.corsci.2004.04.001.

12. Fouda A.S., Heakal F.E., Radwan M.S. Role of some thia-diazole derivatives as inhibitors for the corrosion of C-steel in 1M H2SO4. J. Appl. Electrochem. 2009. V. 39. P. 391-402. DOI: 10.1007/s10800-008-9684-2.

13. Bentiss F., Lebrini M., Traisnel M., Lagrenee M. Synergistic effect of iodide ions on inhibitive performance of 2,5-bis(4-methoxyphenyl)-1,3,4-thiadiazole during corrosion of mild steel in 0.5 M sulfuric acid solution. J. Appl. Electrochem. 2009. V. 39. P. 1399-1407. DOI: 10.1007/s10800-009-9910-9.

14. Rafiquee M.Z.A., Khan S., Saxena N., Quraishi M.A. Influence of some thiadiazole derivatives on corrosion inhibition of mild steel in formic and acetic acid media. Portugaliae Electrochim. Acta. 2007. V. 25. P. 419-434.

15. Yadav M., Sharma D. Inhibition of corrosion of copper by 2,5-dimercapto-1,3,4- thiadiazole in 3,5% NaCl solution. Indian J. Chem. Technol. 2010. V. 17. P. 95-101.

16. Loto R.T., Loto C.A., Popoola A.P.I. Corrosion inhibition of thiourea and thiadiazole derivatives: A Review. J. Mater. Environ. Sci. 2012. N 3(5). P. 885-894.

17. Quraishi M.A., Ali H. A study of some new acidizing inhibitors on corrosion ofN-80 alloy in 15% boiling hydrochloric acid. Corrosion. 2002. N 4. P. 317-321. DOI: 10.5006/1.3287679.

18. Quraishi M.A., Jamal D.,Singh R.N. Inhibition of mild steel corrosion in the presence of fatty acid thiosemicarbazides. Corrosion. 2002. N 3. P. 201-207. DOI: 10.5006/1.3279870.

19. Quraishi M.A., Sardar R. Dithiazolidines - A new class of het-erocyclic inhibitors for prevention of mild steel corrosion in hydrochloric acid solution. Corrosion. 2002. N 2. P. 103-107. DOI: 10.5006/1.3277308.

20. Bentiss F., Lebrini M., Vezin H., Lagrenee M. Experimental and theoretical study of 3-pyridyl-substituted 1,2,4-theadiazole and 1,3,4-thiadiazole as corrosion inhibitors of mild steel in acidic media. Materials Chem. Phys. 2004. V. 87. P. 18-23. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2004.05.040.

Поступила в редакцию 11.01.2019 Принята к опубликованию 30.05.2019

Received 11.01.2019 Accepted 30.05.2019

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.