蒸気発電装置用の新規防食剤の膜形成機構の解明

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オレイルプロパンジアミン（OLDA）が銅（Cu）表面に形成する膜の構造を、定量NMR法と表面分析法を組み合わせて調べた。定量NMRにより、150℃の高温水中で形成された膜の量を精密に決定した。顕微赤外マッピングにより、膜厚は水平方向に不均一で、垂直方向には数百のOLDA層が形成されていることが確認された。C-H伸縮振動数の解析から、アルキル鎖はCu表面に近い層で秩序化され、膜厚の厚い部分のCu表面から遠い層ほど無秩序構造を取ることが示された。アルゴンガスクラスターイオンビームエッチングによるXPS測定とICP-AES分析を組み合わせることで、多層化の鍵はOLDAの非プロトン化アミノ基とCuとの配位錯体の形成にあり、ポリマー鎖状のネットワーク構造を形成していると推定されることを明らかにした。OLDAの濃度や処理時間を変えて接触角を測定した結果、皮膜の撥水性は、無秩序な疎水性鎖を持つOLDA分子が厚く積層していることに由来することがわかった。水-蒸気サイクルの膜形成型腐食防止剤としてのアミンの応用に関連して、脂肪族アミンの水熱反応も最近重要視されている。脂肪族アンモニウムカチオンのモデル反応として、300~400℃の亜臨界および超臨界温度におけるエチルアンモニウムカチオンおよびn-オクチルアンモニウムカチオンの水熱反応の速度論および機構を、対応する中性アミンと比較検討し、反応物および経路を明らかにした。13C-15Nで標識したエチルアンモニウムカチオの反応をNMR分光法により解析した結果、エタノールへの加水分解に続き、エテンを生成する脱離反応とジエチルアンモニウムカチオンを与える不均化反応が起こることがわかった。n-オクチルアンモニウムカチオンはオクテンとオクタノールを生成し、それぞれが異性化して熱力学的により安定な種を主要生成物とすることがわかった。