醇胺与羧酸阻锈剂分子的构效评估与机理分析

来源：中国血液净化杂志2020年第11期北京时间：

作者：周扬, 黄家乐, 蔡景顺, 彭泽川, 缪昌文

单位：1. 东南大学 材料科学与工程学院, 江苏 南京 211189;2. 江苏省建筑科学研究院有限公司 高性能土木工程材料国家重点实验室, 江苏 南京 211103"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (51908119， 51908254); Natural Science Foundation of Jiangsu Province (BK20190367， BK20171111); State Key Laboratory of High Performance Civil Engineering Materials (2019CEM008)

摘要：钢筋阻锈剂是一种高性价比的钢筋防腐材料，在桥梁钢筋混凝土结构中应用广泛。有机阻锈剂的阻锈效率主要取决于其分子结构，然而受仪器设备分辨率所限，目前的相关研究多集中于宏观尺度的电化学响应分析，较少涉及微纳尺度的阻锈机理分析。因此，基于分子动力学技术，分别建立了阻锈剂与钢筋钝化膜的纳观尺度模型，模拟了醇胺类、羧酸类阻锈剂分子与钢筋钝化膜间的界面交互作用，揭示了原子尺度上的阻锈机理。基于阻锈剂-钝化膜分子动力学模型对其阻锈响应规律进行分析，确定2种有机分子均可有效阻碍氯离子在钢筋钝化膜表面的吸附和点蚀，其中羧酸类阻锈剂的阻锈效率更佳（75.8%）。通过深入探究2种阻锈剂与钢筋钝化膜基体吸附差异，研究发现：高极性的羧基官能团可与钢筋钝化膜表面的羟基发生强烈的静电吸引作用，使得羧酸类分子稳定地吸附在钝化膜表面，氯离子的吸附位点被大量占据，因而阻锈效率较高；而醇胺类分子由于官能团极性较弱，在界面上的吸附作用不显著；同时，分子模拟证明，阻锈剂中的极性官能团还能直接吸引氯离子，这一机制同样抑制了氯离子在钢筋表面的吸附和破坏；此外，电化学试验的结果与分子模拟一致，这表明分子模拟技术可在有机阻锈剂的分子设计与评估中发挥重要作用，继而为钢筋混凝土结构的耐久性设计提供科学依据与技术手段。

关键词：桥梁工程,有机阻锈剂,分子动力学,分子构效关系,阻锈机理

基金资助：国家自然科学基金项目（51908119，51908254）；江苏省自然科学基金项目（BK20190367，BK20171111）；高性能土木工程材料国家重点实验室开放基金项目（2019CEM008）