淀粉化学改性产物具淀粉本身较强的反应性和分子间作用力,又有聚合物的良好力学性能及其他优良的性能,在近十几年里吸引了广大科学工作者在基础研究和工业应用研究领域的兴趣。淀粉的接枝共聚改性是目前淀粉化学改性技术中的研究热点。将烯类单体引入淀粉化学改性领域,制备并开发接枝共聚物缓蚀剂在金属防护领域的应用具有重要意义。本文通过氧化还原引发体系接枝共聚得到3种木薯淀粉接枝共聚产物,研究其在柠檬酸(C6H807)溶液对冷轧钢的缓蚀性能。主要内容包括以下四部分:第一部分:采用氧化还原引发体系制备的木薯淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物(CSGC)。采用红外光谱(IR)、失重法、动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)研究了 CSGC在0.2mol*L-1C6H807中对冷轧钢的缓蚀作用。结果表明:由失重法、电化学极化曲线法、电化学阻抗谱法计算出的缓蚀率相一致,CSGC在0.2mol·L-1 C6H807中浓度为100mg*L-1时冷轧钢的缓蚀率超过70%;CSGC在钢表面的吸附符合Langmuir模型;电化学结果表明CSGC为混合抑制型缓蚀剂;AFM、SEM及XRD表明CSGC在C6H807中对冷轧钢有良好的缓蚀作用。第二部分:采用氧化还原引发体系制备木薯淀粉-苯乙烯-丙烯酸甲酯接枝共聚物(CS-PE-MMA)。运用自组装技术在冷轧钢表面制备了 CS-PE-MMA缓蚀膜,并用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(IR)表征了自组装缓蚀膜的形貌和组成;采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)研究了 CS-PE-MMA自组装分子膜在0.2mol·L-1 C6H8O7中对冷轧钢的缓蚀性能。结果表明:CS-PE-MMA可在冷轧钢表面形成球斑状稳定有序而致密的自组装缓蚀膜,极化曲线和电化学阻抗谱表明此自组装缓蚀膜在0.2mol*L-1 C6H807中对冷轧钢有缓蚀率最高为73.0%的缓蚀作用,属于混合抑制型缓蚀剂。第三部分:采用氧化还原引发体系制备木薯淀粉-烯丙基磺酸钠-丙烯酰胺接枝共聚物(CS-SAS-AA)。采用红外光谱(IR)、失重法、动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)研究了 CS-SAS-AA在1.0mol·L-1 C6H807中对冷轧钢的缓蚀作用。结果表明:CS-SAS-AA缓蚀性能在腐蚀时间6 h至24 h内增强,而24 h至96 h减弱,最佳缓蚀的腐蚀时间为24 h;CS-SAS-AA缓蚀性能在C6H807为0.2mol·L-1至1.0mol·L-1是增强,1.0mol·L-1后随浓度增加缓蚀性能逐渐减弱,其最佳缓蚀C6H807浓度为1.0mol*L-1 CS-SAS-AA在钢表面的吸附符合Langmuir模型,由失重法、电化学极化曲线法和电化学阻抗谱法计算缓蚀率数值相一致,CS-SAS-AA属于混合抑制型缓蚀剂,CS-SAS-AA聚合物浓度为400mg·L-1时在1.0mol·L-1C6H8O7介质中对冷轧钢的缓蚀率为63.0%。第四部分:以甲氧基及吡喃葡糖糖分子作为淀粉分子基本单元模型,通过密度泛函理论(DFT)方法计算淀粉的接枝共聚反应机理.模型分子、反应物种、过渡态及产物用量子化学软件Gaussian09中B3LYP/6-31G(d,p)方法在PC电脑上进行全优化及频率计算。用M06-2X/def2TZVP方法对所有反应物种优化结构作单点能计算。用TS方法寻找过渡态并用内禀坐标(IRC)验证。把绝对零度时过渡态与反应物的能量之差作为反应活化能。同时获得优化结构零点校正数据及298K时的反应过程热力学数据。结果表明:(1)全优化结构振动频率分析结果表明其为全实频稳定结构,过渡态有唯一虚频,内禀坐标(IRC)确定过渡态是势能面的一阶鞍点,并连接反应物和产物。(2)通过计算三种接枝共聚物的自由基聚合反应,主要包含以下三个体系:i.CSGC的共聚反应路径中,氧自由基优先与AA中的β位C原子反应成键,氧自由基转移至AA中的α位C原子上成为C自由基;ii.CS-PE-MMA的共聚反应路径中,氧自由基优先与MMA中的β位C原子反应成键,氧自由基转移至MMA中的α位C原子上成C自由基,反应消耗完MMA后,继续接枝聚合上PE;iii.CS-SAS-AA的共聚反应路径中,氧自由基优先与SAS反应,同样通过自由基转移发生反应,氧自由基优先与γ位C原子反应成键,自由基转移至SAS中的β位C原子上成为C自由基,反应消耗完SAS后,继续接枝聚合上AA。