สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการยับยั้งการกัดกร่อนได้ด้วยการเพิ่มความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิว

2020-11-24 17:16:36

สารลดแรงตึงผิวมีหมู่ไลโปฟิลิกและไฮโดรฟิลิกซึ่งเป็นโมเลกุลของแอมฟิฟิลิก น้ำเป็นของเหลวมีขั้วที่แข็งแกร่ง เมื่อสารลดแรงตึงผิวถูกละลายในน้ำ ตามหลักการของขั้วที่คล้ายกันและขั้วตรงข้าม หมู่ที่ชอบน้ำและเฟสของน้ำจะดึงดูดและละลายในน้ำ ในขณะที่กลุ่มที่ชอบน้ำมันจะขับไล่น้ำและออกจากน้ำ เป็นผลให้โมเลกุล (หรือไอออน) ของสารลดแรงตึงผิวถูกดูดซับบนส่วนต่อประสานของสองเฟส ซึ่งจะช่วยลดแรงตึงผิวระหว่างสองเฟส ยิ่งการดูดซับโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิว (หรือไอออน) บนส่วนต่อประสานมากเท่าไร ความตึงของส่วนต่อผิวก็จะยิ่งลดลงมากขึ้นเท่านั้น

เมื่อสารลดแรงตึงผิวดูดซับบนพื้นผิวโลหะ หมู่ที่ชอบน้ำจะดูดซับบนพื้นผิวโลหะ เนื่องจากคุณสมบัติที่แตกต่างกันของกลุ่มที่ชอบน้ำ การดูดซับทางกายภาพหรือการดูดซับทางเคมีจึงเกิดขึ้นกับพื้นผิวโลหะ ไอโซเทอร์มการดูดซับของสารลดแรงตึงผิวที่แตกต่างกันบนพื้นผิวโลหะจะเป็นไปตามไอโซเทอร์มการดูดซับที่แตกต่างกัน เมื่อความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวต่ำ ชั้นการดูดซับชั้นเดียวจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวโลหะ และชิ้นส่วนที่ไม่มีขั้วที่ไม่ชอบน้ำจะสร้างสิ่งกีดขวางกันน้ำที่ปกคลุมพื้นผิวโลหะ

เมื่อความเข้มข้นสูง ฟิล์มดูดซับชั้นสองโมเลกุลจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวโลหะเนื่องจากปฏิกิริยาของกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำ เมื่อความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวเพิ่มขึ้นจนเกิดการดูดซับความอิ่มตัวบนพื้นผิวโลหะ จะแสดงประสิทธิภาพการยับยั้งที่ดี สำหรับชุดสารลดแรงตึงผิว ประสิทธิภาพการยับยั้งจะมีค่าสูงใกล้กับความเข้มข้นของไมเซลล์วิกฤต CMC ชนิดหนึ่ง

ผลของอัลคิลสายโซ่ยาวที่ไม่ชอบน้ำต่อการยับยั้งการกัดกร่อนมีความซับซ้อน เมื่อความยาวของโซ่สั้นและหมู่อัลคิลบนเฮเทอโรอะตอมน้อยลง ผลการยับยั้งการกัดกร่อนของสารลดแรงตึงผิวสามารถปรับปรุงได้โดยการเพิ่มความยาวของโซ่คาร์บอนและเพิ่มหมู่อัลคิล ทั้งนี้เนื่องจากการดูดซับของสารลดแรงตึงผิวบนพื้นผิวโลหะนั้นมาจากเฮเทอโรอะตอมเพื่อสร้างพันธะประสานงานกับไอออนของโลหะบนพื้นผิวโลหะ หมู่อัลคิลคือกลุ่มขับไล่อิเล็กตรอน การเติบโตของโซ่คาร์บอนและการเพิ่มขึ้นของหมู่อัลคิลสามารถปรับปรุงผลการผลักอิเล็กตรอน เพิ่มความหนาแน่นของเมฆอิเล็กตรอนบนเฮเทอโรอะตอม และทำให้การก่อตัวของพันธะประสานงานมีเสถียรภาพมากขึ้น ซึ่งเอื้อต่อการปรับปรุงประสิทธิภาพการยับยั้งการกัดกร่อน อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการละลายของสารลดแรงตึงผิวที่มีสายโซ่คาร์บอนยาวเกินไปจะลดลง ซึ่งทำให้ความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวในตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนไม่ถึงความเข้มข้นที่จำเป็นสำหรับการดูดซับแบบอิ่มตัว ดังนั้นเมื่อถึงความยาวโซ่ที่กำหนดแล้ว การเพิ่มจำนวนอะตอมของคาร์บอนเพิ่มเติมจะลดประสิทธิภาพการยับยั้งการกัดกร่อน