碳钢腐蚀是生产生活中常见的现象,添加缓蚀剂是目前最有效的防腐蚀手段之一。随着工业的发展,人们对环保的意识增强,寻找对环境无害、可降解、遵循可持续发展的绿色缓蚀剂的研究逐渐增多。向日葵是我国主要油料作物之一,每年全国有大量向日葵盘被丢弃或焚烧造成环境污染和资源浪费。向日葵盘果胶作为一种天然高分子,含有大量的酯基、羟基等极性含氧官能团,在酸性介质中易与碳钢作用形成保护膜,对碳钢具有良好的缓蚀效果。本文采用两种方法分别从向日葵盘中提取低聚果胶,并使用响应面法优化提取工艺。将提取的低聚向日葵盘果胶用做缓蚀剂,通过静态失重、电化学工作站等方法,研究其在盐酸中对碳钢的缓蚀性能,随后将其与卤素离子进行复配缓蚀,研究不同卤素离子和果胶在酸性介质下对碳钢的缓蚀性能及作用机理。得出以下结论:(1)以向日葵青盘为原料,采用草酸铵法提取得到低聚向日葵果胶(FP),以干盘为原料,采用亚临界水法提取得到低聚向日葵果胶(DP),分别对两种果胶的提取工艺进行响应面优化设计,得到最优提取条件,并进行理化测试。结果表明:FP的最佳提取工艺条件为提取时间1.64 h,提取料液比为1:13.6,草酸铵浓度为0.69%,果胶得率可以达到9.26%,三次验证实验果胶得率达9.23±0.13%。DP果胶的最佳提取工艺条件为提取时间19.1 min,提取料液比为1:43.3,提取温度为121.5℃,果胶得率可以达到15.96%,三次验证实验果胶得率达15.82±0.24%。采用凝胶渗透色谱法进行分子量测量,结果两种果胶分子量均在4~10 kDa之间,均属于低聚果胶。(2)采用静态失重、电化学、SEM-EDX联用等方法,在不同温度(15℃~30℃)下,研究不同浓度(0~2.0 g/L)的果胶在1 mol/L HCl溶液中对碳钢的缓蚀作用。结果表明:浓度一定的条件下,随着温度的升高,果胶缓蚀效率降低,当FP、DP添加量为2.0g/L时,将温度从15℃升至40℃,失重缓蚀效率分别从93.4%、94.7%降至52.1%、55.8%,15℃时缓蚀效果最好。通过对失重数据进行吸附热力学研究,两种果胶在碳钢表面的吸附均符合Langmuir吸附模型,是以物理吸附为主的混合型吸附,且都是自发吸附。极化曲线结果表明缓蚀剂在腐蚀介质中没有改变碳钢的腐蚀机理,是阴阳极混合型缓蚀剂。(3)在30℃下,0.1 g/L的DP果胶分别与不同浓度(5~100 mmol/L)的KCl、KBr、KI进行复配研究,结果表明:在5~100 mmol/L添加量下,卤素离子对果胶起协同缓蚀作用。在同一卤素离子浓度下,与果胶复配的缓蚀效果:I~->Br~->Cl~-。卤离子与DP果胶复配的最适浓度为10 mmol/L,此时失重缓蚀效率从26.7%分别升至88.9%、78.5%、62.5%。卤离子优先吸附在碳钢表面,碳钢表面的带电状况发生变化,进而有利于质子化果胶在碳钢表面的吸附,增加了吸附层的厚度和致密性,表现出协同效应。