Исследования показали, что катапин при концентрации >20 % подвергается гидролизу с образованием нерастворимого спирта и пиридина и его защитное действие в течение первых суток резко снижается. В связи с этим С. А. Балезин, Н. И. Подобаев и В. В. Васильев исследовали зависимости устойчивости и защитного действия солей четвертичных аммониевых оснований в соляной и серной кислотах от их строения.
На основе пиридина был синтезирован еще целый ряд соединений, отличающихся длиной углеродной цепи, строением и количеством радикалов, положением азота в молекуле (в цикле и в алифатической цепи). Исследование защитного действия таких веществ по отношению к стали-10, проведенное в растворах НСl и H2SO4 с концентрацией 4 моль/л в широком интервале температур, показало, что алкилбензилпиридинийхлориды в значительной мере превосходят по эффективности аналогичные алкилпиридинийхлориды.
Радикал С2Н5-, введенный в бензольное кольцо, резко повышает защитное действие. Удлинение алкильного радикала влечет за собой снижение поверхностного натяжения раствора алкилбензилпиридинийхлорида в кислоте, но не повышает защитного действия. Соединения с нормальным строением радикала менее эффективны как ингибиторы, чем соединения с радикалом изостроения. Увеличение числа алкильных радикалов в бензольном ядре алкилбензилпиридинийхлоридов снижает их защитное действие при повышенных температурах. Выдвижение азота из цикла в алифатическую цепь влечет за собой заметное снижение защитного действия при повышенных температурах в соляной кислоте и некоторое повышение в серной кислоте,
Исследования показали, что алкилбензилпиридинийхлориды относятся к ингибиторам смешанного, преимущественно катодного, действия. Они адсорбируются на стали из раствора соляной кислоты специфически и удерживаются на поверхности в широкой области потенциалов. Катапин и особенно композиции на его основе нашли широкое применение в теплоэнергетике, в нефтедобыче, в травлении металлов.
Взяв за основу продукты конденсации уротропина, группа сотрудников (А. Г. Воскресенский, Г. Ф. Семиколенов и др.) под руководством С. А. Балезина и Н. И. Подобаева разработала серию ингибиторов «ПКУ», эффективных как при кислотном травлении сталей, так и при химической очистке теплоэнергетического оборудования [289]. Промышленностью в настоящее время выпускается ингибитор ПКУ-Э, эффективный во всех кислотах, в том числе в присутствии злейшего врага черных металлов — сероводорода. Ингибитор отличается стабильностью, высоким защитным действием, сохраняющимся и при высоких температурах. В интервале от 20 до 100° он превосходит по эффективности большинство отечественных ингибиторов. Так, в соляной кислоте его защитное действие для стали в 1,5—2 раза выше, чем ингибитора БА-6; он также тормозит растворение цинка и алюминия.
Синтез промышленно пригодных ингибиторов не может быть успешным, если он не опирается на достоверно установленные закономерности связи между химическим составом органических веществ, их строением, с одной стороны, и их защитным действием — с другой. Только на основе таких данных поиск ингибиторов может быть целенаправленным. Именно поэтому С. А. Балезин всегда уделял серьезное внимание систематическому изучению зависимости защитного действия различных классов органических соединений от их строения.
В качестве примера можно привести ранние работы, выполненные С. А. Балезиным совместно с С. К. Новиковым и В. С. Кемхадзе. Они изучали защитное действие альдегидов жирного и ароматического рядов при травлении стали-20 в серной и соляной кислотах [28, 48, 46]. В процессе исследований выяснилось, что защитное действие этих альдегидов с увеличением молекулярной массы снижается.
Исторически сложилось так, что одними из первых исследованных ингибиторов коррозии были азотсодержащие органические соединения. Основываясь на сходстве химических свойств соединений элементов, принадлежащих к одной подгруппе периодической системы Д. И. Менделеева, С. А. Балезин высказал предположение об ингибирующих свойствах аналогичных фосфорорганических соединений. Эта гипотеза нашла свое полное подтверждение в работах, выполненных им совместно с М. А. Игнатьевой [89, 92], а позднее с Т. К. Атанасян и Е. С. Ивановым [389, 397, 408]. Исследованию были подвергнуты четвертичные соли фосфония. Высокое защитное действие в растворах серной кислоты показали добавки всего лишь 5 • 10-4 моль/л фосфониевых солей (ФС). Было обнаружено, что защита рядовых сталей в таких средах во многом зависит от наличия в последних растворенного кислорода, стимулирующего разрушение металла. Снижение защитного действия ФС в присутствии кислорода можно объяснить тем, что в приэлектродном слое происходит взаимодействие кислорода с фосфониевой солью. В результате этого, по-видимому, образуются продукты, которые являются менее аффективными ингибиторами. Более слабые ингибирующие свойства полученных продуктов окислительно-восстановительной реакции обусловливают в целом более низкие ингибирующие эффекты в аэрируемой кислоте (по сравнению с деаэрируемой).