Вплив N-, O-, S-вмісних гетероциклічних сполук на стан поверхні сталі в агресивних середовищах

гетероциклічний сполука агресивний інгібітор корозія

Актуальність теми. Проблема корозії металів набуває все більшої гостроти та актуальності в усьому світі у зв'язку з жорсткістю умов експлуатації металів: зросли робочі температури, тиски, швидкості, агресивність середовищ. Катастрофічно зростає забруднення повітряного та водного басейнів, земельних ресурсів, що також інтенсифікує корозію металів і загострює екологічну ситуацію внаслідок забруднення природного середовища продуктами корозії. Тому боротьба з корозією металів - це не тільки вирішення питання підвищення строку експлуатації металоконструкцій, але й одночасно - економічно-вигідного використання природних ресурсів та матеріальних коштів. У зв'язку з цим дуже важливим є застосування ефективного протикорозійного захисту.

Відомо, що одним із найбільш економічних засобів захисту металів від корозії є використання інгібіторів (Ін), застосування яких можливо практично в усіх галузях промисловості. Але забезпеченість ними промисловості складає лише 3...4%, а ефективність дії здебільшого недостатня для сучасних умов експлуатації металоконструкцій. Так, відомо, що на багатьох підприємствах застосовуються робочі розчини з різним значенням рН (кисле, нейтральне, лужне середовище). А в деяких випадках рН змінюється в ході технологічного процесу (наприклад, підготовка води на ТЕЦ). Через це на одному і тому ж виробництві доводиться застосовувати серію інгібіторів, що потребує значних економічних витрат. Тому актуальним є питання розробки інгібіторів, ефективних в агресивних середовищах із різним значенням рН. В промисловості такі інгібітори відсутні.

Аналіз стану проблеми зі створення і вивчення інгібіторів корозії показує, що з достатнім ступенем достовірності можна визначити класи сполук, серед яких слід вести пошук нових інгібіторів. Так, з літературних джерел відомо, що деякі N-, O-, S-вмісні гетероциклічні сполуки (ГТЦ) є ефективними інгібіторами кислотної корозії сталі, але відсутні відомості про можливість їх застосування у середовищах зі змінним значенням рН.

В зв'язку з цим, як в теоретичному, так і в практичному аспекті, актуальними є дослідження впливу N-, O-, S-вмісних гетероциклічних сполук на стан поверхні сталі в агресивних середовищах, механізму їх дії на поверхні металу, кореляцій захисних властивостей і термохімічних та електронних характеристик.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Основні наукові результати дисертаційної роботи одержано під час виконання планових науково-дослідних робіт на кафедрі хімії та конструкційних матеріалів Чернігівського державного технологічного університету: госпдоговірних тем № 70/410 “Дослідження властивостей гетероциклічних сполук в залежності від їх будови” (2002 - 2004 рр) та № 203/413 “Цілеспрямований синтез гетероциклічних сполук із заданим комплексом показників”(2004 - 2006 рр).

Мета і задачі дослідження. Встановити закономірності впливу N-, S-, O-вмісних гетероциклічних сполук - похідних 2-тіохіназолін-4-она (ТХІ); 2-феніламінотіазолу (ФАТ) та 2-меркаптобензімідазолу (МБІ) на стан поверхні сталі в агресивних середовищах та розробити на цій основі критерії для створення ефективного інгібітору для захисту сталі від корозії в агресивних середовищах зі змінним значенням рН. У відповідності до поставленої мети необхідно було вирішити такі задачі:

провести цілеспрямований синтез нових похідних ТХІ, ФАТ, МБІ, що містять структурні складові, які відіграють важливу роль при адсорбції ГТЦ на поверхні сталі: фенільні та фенілзаміщені радикали; карбоксильні та аміногрупи; гетероциклічні кільця із системою спряжених р-зв'язків;

визначити вплив будови сполук на їхню протикорозійну ефективність в кислих, нейтральних та лужних середовищах, базуючись на розрахунках електронних та термохімічних параметрів молекул;

встановити механізм дії інгібуючих добавок в середовищах з різним рН на основі аналізу адсорбційної активності речовин та хімічного складу поверхневих шарів металу;

дослідити можливості підвищення протикорозійної ефективності інгібіторів шляхом створення на їх основі комбінованих систем з добавками неорганічних сповільнювачів корозії та регіональних відходів виробництва е-капролактаму;

перевірити можливість використання некондиційних фармпрепаратів з рядів ТХІ, ФАТ, МБІ як інгібіторів корозії;

визначити основні критерії для створення нових інгібіторів.

Об'єкт дослідження. Фізико-хімічні процеси на поверхні сталі в агресивних середовищах, інгібованих N-, O-, S-вмісними ГТЦ.

Предмет дослідження. Закономірності впливу будови молекул N-, O-, S-вмісних ГТЦ на ефективність та механізм протикорозійної дії на поверхні сталі в кислих, нейтральних та лужних середовищах.

Методи дослідження. Корозійні: електрохімічні (потенціостат П 5827М) і гравіволюмометричні; адсорбційні вимірювання (і-, ф-криві спаду струму, концентраційні залежності), спектральний аналіз (УФ-, ПМР- та ОЖЕ-спектроскопія), квантово-хімічні розрахунки електронних та термохімічних параметрів молекул інгібіторів (РМ 3, MNDO/d).

Наукова новизна одержаних результатів.

Встановлено характер зміни кінетичних параметрів процесів корозії під впливом нових синтезованих інгібуючих добавок - похідних ТХІ, ФАТ, МБІ в кислих, нейтральних та лужних середовищах та виявлено найбільш ефективні із досліджених сполук.

Виявлено механізм дії похідних ТХІ, ФАТ, МБІ на основі аналізу коефіцієнтів інгібування корозії, адсорбційних показників, структури поверхневих шарів сталі після експозиції зразків в робочих розчинах із різним значенням рН, електронних та термодинамічних характеристик інгібіторів. Визначено, що переважна роль в механізмі дії N-, O-, S-вмісних ГТЦ в кислих середовищах належить утворенню на поверхні сталі захисного шару металокомплексних сполук за рахунок координаційних зв'язків між атомами Феруму і гетероатомами молекул ГТЦ (як за р-дативним, так і за донорно-акцепторним механізмом); в нейтральних - фізичній адсорбції інгібіторів: витіснення аніонів-активаторів із поверхні металу, що забезпечує утворення рівномірної захисної оксидної плівки; в лужному середовищі домінуючим фактором в захисній дії Ін виступає фізична адсорбція, яка залежить від полярності молекул Ін.

Запропоновані основні критерії для створення інгібіторів комплексної дії в кислому, нейтральному та лужному середовищах: розчинність; наявність структурних складових, які відіграють важливу роль при адсорбції ГТЦ на поверхні сталі: атомів Нітрогену у складі амінних та імідних груп, піридинового та триазинового кілець; атомів Оксигену у складі карбоксильних груп, фенільних та фенілзаміщених радикалів; атомів Сульфуру; полярність молекули.

Вперше встановлено можливість застосування некондиційних фармпрепаратів рядів бензімідазолу (Дибазол), хіназоліну (Фторурацил) та феніламіну (Верапаміл) для протикорозійного захисту сталі в кислих, нейтральних та лужних середовищах.

Виявлено, що застосування неорганічних сповільнювачів корозії (диамоній молібдат) в композиціях із похідними ТХІ, ФАТ, МБІ не дає позитивного результату в протикорозійному захисті сталі, в той час як органічна сполука - відхід виробництва е-капролактаму (К) є оптимальною добавкою для створення захисних композицій комплексної дії в різних агресивних середовищах.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблено ефективний інгібітор К-МБІ для протикорозійного захисту сталі в кислих, лужних та нейтральних середовищах (патент України № 9266 UA 7 С23F11/10). Випущена дослідна партія інгібітору та проведені його дослідно-промислові випробування на підприємствах України.

Особистий внесок здобувача. Підбір, огляд та аналіз літературних даних проведено особисто дисертантом. Основні експериментальні результати, а саме: гравіволюмометричні, електрохімічні дослідження впливу похідних ТХІ, ФАТ, МБІ та некондиційних фармпрепаратів на стан поверхні сталі в агресивних середовищах; дослідження адсорбції ГТЦ на поверхні сталі за допомогою зняття кривих спаду струму в часі, а також за концентраційними залежностями; дослідження процесів взаємодії між ГТЦ і відходом виробництва е-капролактаму методом УФ-спектроскопії проведено особисто автором. Також здобувачем особисто були зроблені квантово-хімічні розрахунки електронних та термохімічних параметрів молекул ГТЦ. Постановка задачі досліджень, обговорення результатів та формулювання висновків проводились спільно з науковим керівником д.т.н., проф. Сизою О.І. Синтез похідних ТХІ, ФАТ, МБІ був здійснений за методиками, розробленими співробітниками кафедри хімії та конструкційних матеріалів Чернігівського державного технологічного університету д.фарм.н., проф. Красовським О.М. та к.х.н. Чумаковим В.А. Оже-спектроскопічний аналіз поверхні сталі був проведений на обладнанні інституту металофізики ім. Курдюмова НАН України спільно з Стонісом В.В., Деценком Р.В.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційної роботи доповідались та обговорювались на VI Міжнародній науково-практичній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Екологія. Людина. Суспільство” (м. Київ, 2003 р.), на VІІІ Міжнародній конференції “Водородное материаловедение и химия углеродных наноматериалов” (м. Судак, 2003 р.), на ІV Міжнародній конференції “Благородные и редкие металлы” (м. Донецьк, 2003 р.), на ІХ науковій конференції “Львівські хімічні читання” (Львів, 2003 р.), на Міжнародній конференції “International conference chemistry of nitrogen containing heterocycles”. (Харків, 2003 р.), на VI Міжнародній конференції “Проблеми корозії і протикорозійного захисту матеріалів” (м. Львів, 2004 р.), на V Промисловій конференції за міжнародною участю “Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях” (с. Славське, 2005), Міжнародній конференції “Modern materials science: achievements and problems” (м. Київ, 2005 р.), на 25 Міжнародній конференції “Композиционные материалы в промышленности” (м. Ялта, 2005 р.), на щорічних наукових конференціях Чернігівського державного технологічного університету (ЧДТУ) та на наукових семінарах кафедри хімії і конструкційних матеріалів ЧДТУ (м. Чернігів, 2003 - 2005 рр).

Публікації. Основний зміст дисертації викладено в 17 публікаціях, з них 9 статей - у наукових фахових виданнях.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, огляду літературних даних (розділ 1), методичної частини (розділ 2) основного змісту роботи (розділи 3 - 6), загальних висновків та переліку використаних джерел. Матеріали дисертації викладено на 165 сторінках машинописного тексту, містить 54 рисунки та 39 таблиць, бібліографію з 190 джерел і 3 додатки.

основний зміст роботи

Результати гравіметричних досліджень в нейтральному середовищі на сталі 20

Примітка: С_Ін = 1 ммоль/л; С_к = 3 г/л; С_К-Ін = 1,5 г/л : 0,5 ммоль/л.

Дослідження проведені в лужному середовищі, показали, що похідні ТХІ та МБІ сповільнюють катодний процес Z_к = 20,0 %…68,4 %, а в анодній області гальмують анодну реакцію на стадії активного розчинення металу та знижують струм пасивації на 0,6…0,7 А/м² (рис. 5а, в). При використанні похідних ТХІ, МБІ у композиціях із продуктом К ефект їх захисної дії зростає. Похідні ФАТ навіть при самостійному застосуванні (рис. 5.б) ефективно гальмують процес анодного розчинення металу.

В лужному середовищі, як і в нейтральному, спостерігається кореляція між інгібуючими властивостями речовин і полярністю їхніх молекул. Це може свідчити про переважаючу роль фізичної адсорбції в механізмі протикорозійної дії похідних ТХІ, ФАТ та МБІ в даному середовищі.

В зв'язку з тим, що захисні властивості інгібіторів залежать від їхньої адсорбції на поверхні металу, були проведені відповідні дослідження найбільш ефективних ГТЦ за допомогою зняття кривих спаду струму (і) в часі (ф) при введенні інгібітору у ланцюг електроду, що потенціостатується. Аналіз і-, ф-кривих спаду струму та концентраційних залежностей Z = f(C) показує, що для ряду сполук (наприклад, Ін 1, Ін 12, Ін 22, Ін 23) визначну роль у процесі гальмування корозії відіграє утворення координаційних зв'язків із адсорбційними центрами на поверхні сталі (₃  >₄  ), що найкраще відбувається за присутності Ін 1 і Ін 12. Виконуються рівняння С.М. Решетнікова: Z = а + вlg C та Ді = аі₀ + ві₀lg ф. Це свідчить про адсорбцію Ін 1, Ін 12, Ін 22, Ін 23 на рівномірно-неоднорідній поверхні, що відповідає ізотермі Тьомкіна. В той час як для інших речовин (Ін 4, Ін 7, Ін 9) виконується лінійна залежність в координатах lg г - lg ф, що вказує на переважаючу роль у гальмуванні процесів корозії фізичної адсорбції (₄ > ₃).

Таким чином, в результаті проведених досліджень виявлено, що нові похідні ТХІ, ФАТ, МБІ є ефективними інгібіторами кислотної корозії сталі, та встановлено вплив будови молекул на їхні захисні властивості. Найвищу протикорозійну дію має Ін 12, до складу якого входить радикал, що містить триазинове кільце та три аміногрупи.

В нейтральному середовищі (3 % NaCl) досліджені речовини гальмують лише катодний процес кисневої деполяризації. А при застосуванні композицій К-ГТЦ спостерігається позитивний ефект гальмування як катодного, так і анодного процесів корозії при використанні похідних МБІ.

В лужному середовищі найбільшу протикорозійну дію проявили сполуки, що відрізняються високими значеннями дипольного моменту. Так, серед похідних ТХІ ефективнішим виявився Ін 12 (м_{Ін 12} = 6,257), серед ФАТ - Ін 18 (м_{Ін 18} = 6,341), серед МБІ - Ін 20 (м_{Ін 20} = 9,961).

На основі проведених досліджень, з метою підвищення екологічності і економічності протикорозійного захисту був здійснений відбір некондиційних фармпрепаратів, строк дії яких закінчився та проведені дослідження можливості їх використання як інгібіторів корозії сталі: Дибазол - Ін 24; Фторурацил - Ін 25; Верапаміл - Ін 26. Результати досліджень протикорозійної ефективності Ін 24 - Ін 26 в кислому середовищі на сталі 20 показали, що дані речовини мають інгібуючі властивості. Найвищу ефективність проявив у кислому середовищі фторурацил із ряду хіназолінів (рис. 8). Значення коефіцієнтів гальмування, а також ступенів захисту Ін 24 - Ін 26 добре корелюють із розрахунками електронних зарядів на гетероатомах молекул сполук. Так, високі значення електронної густини на атомах Нітрогену, Оксигену Ін 25 відповідають найвищому ступеню захисту.

Дослідження протикорозійної ефективності Ін 24 - Ін 25, проведені в нейтральному середовищі (3 % NaCl), показали, що дані сполуки забезпечують незначне гальмування анодного процесу розчинення металу. Так, для Ін 24 - Ін 26 ступені захисту анодної реакції (Z_a, %) при ц_а = -0,12 В відповідно дорівнюють 31,1; 65,5; 42,8. В той час, як катодний процес практично не гальмується (за винятком Ін 26: Z_к = 20,6 %, при ц_к = -0,46 В). Найбільше гальмування анодної реакції характерно для Ін 25, що корелює зі значеннями дипольного моменту молекули.

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 6. Результати гравіволюмометричних досліджень в 0,1 М НСl на сталі 20 при t = 20єC

Результати досліджень протикорозійної ефективності Ін 24 - Ін 26 в лужному середовищі 1 М NaOH показали, що дані речовини здатні гальмувати обидва процеси електрохімічної корозії сталі, причому, гальмування анодної реакції відбувається в області активного розчинення металу. Струм пасивації знижується на 0,13 А/м² в присутності Ін 26 і на 0,22 А/м² в присутності Ін 24, Ін 25. Найбільше гальмування процесу корозії в даному середовищі характерне для Ін 25.

Таким чином, проведені дослідження показали перспективність використання досліджених некондиційних фармпрепаратів у протикорозійному захисті сталі в кислих та лужних середовищах.

Розділ 5. Дослідження механізму дії N-, O-, S-вмісних гетероциклічних сполук при протикорозійному захисті сталі в кислих, нейтральних та лужних середовищах. П'ятий розділ присвячено з'ясуванню механізму захисної дії похідних ТХІ, ФАТ, МБІ та їхніх композицій в кислих, нейтральних та лужних середовищах.

За оже-електронними спектрами з допомогою стандартних програм розрахунку кількісного аналізу, визначено вміст елементів у поверхневому шарі сталі 20 після витримки протягом 30 год в агресивних середовищах 0,1 М НСl; 3% NaCl; 0,1 M NaOH та в системах: 0,1 М НСl + Ін 20; 0,1 М НСl + К-Ін 20; 3% NaCl + Ін 20; 3% NaCl + К-Ін 20; 0,1 M NaOH + Ін 20; 0,1 M NaOH + К-Ін 20. Аналіз вмісту елементів в поверхневому шарі зразків, витриманих у кислому середовищі, свідчить про те, що в інгібованих розчинах спостерігається зменшення кількості Fe на глибині 2 нм в 1,4 (Ін 20) та 1,65 (К-Ін 20) разів і зростання кількості С, зменшення Сl, О в порівнянні зі зразком, витриманим в 0,1 М НСl. Все це може бути доказом наявності металокомплексних захисних сполук, які перешкоджають виходу атомів (йонів) Fe на поверхню

В нейтральних середовищах при захисті сталі велике значення надається оксидній плівці на поверхні металу, яка і захищає його від подальшої корозії. В середовищі 3% NaCl йони-активатори Cl^- перешкоджають утворенню оксидної плівки, полегшують перехід йонів металу в розчин за рахунок утворення з ними розчинних сполук. Дані оже-спектрометрії (рис. 6) свідчать про значне зменшення Сl в поверхневому шарі зразків, витриманих у інгібованих середовищах 3% NaCl. При використанні Ін 20 та К-Ін 20 кількість Сl на глибині 2 нм знижується відповідно у 10,2 і 30,6 рази; вміст Fe зменшується відповідно у 1,28 та 1,42 рази; в той же час вміст Оксигену значно зростає, що вказує на збагачення поверхні О-вмісними сполуками. Це дає підстави зробити висновок про те, що застосування інгібіторів та захисних композицій в розчині 3% NaCl сприяє утворенню захисної оксидної плівки, зменшуючи кількість активатора корозії - іонів Сl^-. А збільшення кількості Карбону свідчить про можливу присутність в поверхневому шарі і металокомплексів.

Дані вмісту елементів, одержані для зразка, витриманого у лужному середовищі з добавкою К-Ін 20, свідчать про зменшення кількості Fe в 1,37 рази, Оксигену в 1,87 рази, а також зростання вмісту Карбону в 3,5 разів в порівнянні зі зразком, витриманим в неінгібованому 0,1 М NaOH. Це дає змогу підтвердити гіпотезу, що ефект дії захисної композиції зводиться до утворення комплексних сполук на поверхні металу, які перешкоджають реакції кисневої деполяризації, а також процесу переходу металу в розчин.

Дослідження процесів взаємодії між ГТЦ і продуктом К в кислому 0,1 М НСl, нейтральному 3% NaCl та лужному 0,1 М NaOH середовищах проводили методом УФ-спектроскопії. Спектри поглинання знімали при концентрації 10^-4 моль/л. Порівняння спектрів вихідних речовин (рис. 7.а) із спектрами їхніх композицій К-ГТЦ (рис. 7.б) дають підстави зробити висновок про наявність комплексоутворення між ГТЦ та продуктом К за рахунок водневих зв'язків у всіх трьох середовищах. Про це свідчать зникнення піків, перерозподіл їх інтенсивності та поява нових піків.

Так, порівняння УФ спектрів вихідних речовин та композицій К-ГТЦ у кислому середовищі свідчать, що в системах:

К-Ін 1 спостерігається зникнення піка Ін 1 з л = 300 нм і поява нових з л = 235, 260, 275, 305 нм;

К-Ін 12 та К-Ін 23 - перерозподіл інтенсивності піків з л = 315 нм (Ін 12) та л = 295 нм (Ін 23); зсув піків Ін 12 з л = 220 нм до л = 235 нм і з л = 260 нм до л = 275 нм; поява нових піків для К-Ін 23 з л = 275 нм.

а б

Рис. 8. УФ-спектри в 0,1 М НСl:

а) вихідних речовин - 1 - Ін 1; 2 - Ін 12; 3 - Ін 23; 4 - продукт К;

б) композицій К-ГТЦ - 1 - К-Ін 1; 2 - К-Ін 12; 3 -К- Ін 23

Отже, проведені дослідження підтверджують взаємодію між компонентами К-ГТЦ, що, в свою чергу, пояснює посилення захисного ефекту при гальмуванні процесу корозії сталі в інгібованих кислих, нейтральних та лужних середовищах. Таким чином, зроблений аналіз дозволяє зробити висновок про те, що: в кислому середовищі захисна дія похідних ТХІ, ФАТ та МБІ пов'язана з утворенням металокомплексних плівок на поверхні сталі; в нейтральному середовищі (3% натрій хлорид) захисний ефект полягає у витісненні аніонів активаторів із поверхні металу, що забезпечує утворення рівномірної оксидної плівки; в лужному середовищі захисна дія пояснюється, як хемосорбцією з утворенням металокомплексів, так і екрануванням поверхні металу за рахунок фізичної адсорбції.

Розділ 6. Впровадження наукових розробок. В шостому розділі наведено практичне використання результатів роботи.

На основі проведених досліджень протикорозійної ефективності похідних ТХІ, ФАТ, МБІ розроблено основні критерії вибору сполуки, ефективної в кислому, нейтральному та лужному середовищах. При виборі інгібітору враховували: структурно-складові (наявність сильних реакційних центрів) та електронні і термохімічні (високі заряди на реакційних центрах, полярність молекули) характеристики; розчинність; доступність і простоту синтезу.

Проведені лабораторні і промислові випробування розробленого інгібітору К-МБІ. Наукові розробки пройшли успішне випробування на підприємствах: Львівському КП “Львівводоканал” та ДКП “Перемишлянитеплокомуненерго”. Інгібуюча композиція К-МБІ на вторинній сировині в складі травильного розчину (5% HCl + 5,12 г/л К-МБІ; t = 65 - 70єC) показала високу ефективність захисту сталі 20, 45 від корозії (Z=97,2 %) при передпусковій, експлуатаційній очистці теплоенергетичного обладнання. Це дозволяє подовжити термін експлуатації металевого обладнання і забезпечити зменшення платежів за забруднення навколишнього середовища продуктами корозії. Ефективність розробленої інгібуючої композиції вища в порівнянні з промисловими інгібіторами (табл. 4).

Таблиця 4

Швидкість розчинення сталі 20 і захисна дія інгібіторів в 5% НСl при 60єC

Проведена прогнозована оцінка підконтрольних санітарно-токсикологічних показників розробленого К-МБІ. Встановлено, що в порівнянні з відомими Ін, які застосовуються для хімічної очистки, К-МБІ має певні екологічні переваги: наприклад, в деякі композиції входить гідразин, уротропін (2 клас небезпеки - високо небезпечні речовини); ОП-7 і ОП-10, які заборонені до застосування через те, що важко піддаються біодеградації. К-МБІ належить до третього класу небезпеки, помірно небезпечна речовина. Таким чином, застосування К-МБІ дає змогу поліпшити санітарно-гігієнічні умови праці і знизити екологічну небезпеку протикорозійних заходів.

висновки

1. Виявлено, за результатами досліджень протикорозійної ефективності ГТЦ, спектрального аналізу та квантово-хімічних розрахунків електронних та термодинамічних параметрів молекул, що:

в кислих середовищах ефективність інгібіторів зростає зі збільшенням заряду на гетероатомах молекул (атомах Нітрогену у складі конденсованих кілець із системою спряжених р-зв'язків, амінних та імідних груп; атомах Оксигену у складі карбонільної та метоксигрупи та ін.) - утворюється захисний шар металокомплексних сполук на поверхні сталі за рахунок координаційних зв'язків з центрами поверхні металу;

для нейтрального середовища (3 % NaCl), де захисна дія досліджених Ін пов'язана з витісненням аніонів-активаторів з поверхні металу, велика кількість гетероатомів та розгалуженість радикалів призводить до стеричних обмежень і до зменшення рухливості молекул; для нейтральних та лужних середовищ спостерігається кореляція між показниками протикорозійної ефективності і величиною полярності молекули м, яка характеризує здатність молекули до фізичної адсорбції.

2. Виявлені найбільш ефективні інгібітори із досліджених сполук в агресивних середовищах з різним значенням рН за результатами аналізу кінетичних параметрів процесів корозії. Показано, що ефективність протикорозійного захисту зростає при застосуванні даних інгібіторів в складі композицій на основі продукту К (відходи виробництва -капролактаму).

3.  Запропоновані основні критерії для створення інгібіторів комплексної дії в кислому, нейтральному та лужному середовищах: розчинність; наявність структурних складових, що можуть відігравати значну роль при адсорбції інгібіторів на поверхні металу: атомів Нітрогену у складі амінних та імідних груп, піридинового та триазинового кілець, атомів Оксигену у складі карбоксильних груп, фенільних та фенілзаміщених радикалів, атомів Сульфуру; полярність молекули.

4. Показана перспективність використання некондиційних фармпрепаратів як інгібіторів корозії сталі в кислому середовищі (Z = 76,2..96,8%), що дає змогу знизити собівартість протикорозійних заходів.

5. Запропоновано новий інгібітор К-МБІ та рекомендації для його використання на підприємствах теплоенергетичної галузі. Розроблений інгібітор відповідає вимогам екологічної безпеки (3-ій клас небезпеки, ЛД₅₀ = 1413 мг/кг, ГДК_{р.з./с.д.}(ОБРВ, мг/м³) = 1,22/0,03; ГДК_в(ОБР_в), мг/л = 0,11).

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ ВИКЛАДЕНО В ТАКИХ ПУБЛІКАЦІЯХ:

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 01.04.18 - фізика і хімія поверхні. - Інститут хімії поверхні НАН України, Киїів, 2006.

Дисертація присвячена дослідженню фізико-хімічних основ впливу середовища на протикорозійну ефективність N-, O-, S-вмісних гетероциклічних сполук, механізму їх дії на поверхні металу, кореляції захисних властивостей і термохімічних та електронних характеристик сполук. На основі проведеного аналізу залежності інгібуючих і адсорбційних властивостей досліджуваних сполук від їхньої будови, термохімічних параметрів зроблений висновок про основні критерії підбору інгібіторів для корозійних середовищ з різним значенням рН: розчинність; наявність структурних складових, що можуть відігравати значну роль при адсорбції інгібіторів на поверхні металу - атоми Нітрогену в складі амінних, імідних груп, конденсованих кілець із системою спряженних р-зв'язків; фенільні радикали з акцепторними замісниками) і величина заряду на них; термодинамічні характеристики молекул (ентальпія утворення, повна енергія), а також полярність молекули.

На основі УФ- і оже-спектроскопічних і адсорбційних досліджень встановлений механізм дії N-, O-, S- вмісних ГТЦ: у кислому середовищі захисна дія похідних ТХІ, ФАТ, МБІ пов'язана з утворенням комплексних сполук на поверхні металу; у нейтральному середовищі 3% натрій хлориду - з витісненням аніонів активаторів з поверхні металу, що забезпечує утворення рівномірної оксидної плівки; у лужному середовищі захисна дія пояснюється як хемосорбцією з утворенням металокомплексів, так і екрануванням поверхні металу за рахунок фізичної адсорбції.