咪唑啉磷酸酯類緩蝕劑的制備及其緩蝕性能研究.pdf

1、咪唑啉類緩蝕劑是近年來研究的熱點(diǎn)并被廣泛應(yīng)用于石油化工、酸洗除銹、油井酸化等工業(yè)中。該類緩蝕劑制備方法簡單，原料易得，高效低毒，對環(huán)境友好，只需添加少量就可以起到良好的緩蝕效果，是一種性能優(yōu)良的緩蝕劑。因此，從緩蝕劑分子設(shè)計的角度出發(fā)，開發(fā)一種具有多吸附中心、水溶性及緩蝕性能優(yōu)良的咪唑啉緩蝕劑具有重要意義。
　　 基于上述原理，本論文以烷基咪唑啉和2-羥基-3-氯丙磷酸酯鈉為中間體合成了目標(biāo)產(chǎn)物咪唑啉磷酸酯鈉鹽，利用紅外光譜對其

2、結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，探討了烷基咪唑啉中間體和目標(biāo)產(chǎn)物的最優(yōu)合成工藝。通過失重法和極化曲線法、交流阻抗法等電化學(xué)方法研究了目標(biāo)產(chǎn)物以及目標(biāo)產(chǎn)物與KI復(fù)配后的復(fù)合緩蝕劑在1mol/L鹽酸溶液中對Q235鋼的緩蝕性能；采用PM6量子化學(xué)方法計算并驗證了緩蝕性能與緩蝕劑分子結(jié)構(gòu)之間的規(guī)律；研究了它們在Q235鋼表面的吸附模式，并對其緩蝕機(jī)理進(jìn)行了初步探討。
　　 失重結(jié)果表明，所合成的咪唑啉磷酸酯鹽及復(fù)合緩蝕劑在1mol/L鹽酸溶液中對Q2

3、35鋼均具有良好的緩蝕性能。兩種緩蝕劑的緩蝕率均隨緩蝕劑濃度的增大而提高，在添加量為50mg/L時，緩蝕率均達(dá)到了95％。在相同的緩蝕效果下，復(fù)合緩蝕劑有效的降低了主劑的添加量，降低了成本。在較高溫度下，復(fù)合緩蝕劑較單一緩蝕劑具有更好的緩蝕效果。
　　 極化曲線測試結(jié)果表明，兩種緩蝕劑均能抑制腐蝕反應(yīng)的陰陽極反應(yīng)，具有良好的緩蝕效果。添加單一緩蝕劑后體系的自腐蝕電位沒有發(fā)生較大偏移，屬于混合控制型緩蝕劑；隨時間延長，腐蝕速率先減

4、小后稍增加，72h時腐蝕電流密度達(dá)到最小值。添加復(fù)合緩蝕劑后，體系的自腐蝕電位明顯負(fù)移，陰陽極電流密度均明顯減小，屬于混合偏陰極型緩蝕劑；隨時間延長，腐蝕電流密度逐漸減小，在120h達(dá)到最小值，與單一緩蝕劑相比，在更長作用時間內(nèi)能保持較高的緩蝕性能。
　　 交流阻抗測試結(jié)果也表明，兩種緩蝕劑在1mol/L鹽酸中均具有良好的緩蝕性能。Nyquist譜圖均表觀為單一容抗弧，說明腐蝕反應(yīng)受電化學(xué)控制。緩蝕劑隨浸泡時間變化譜圖表明，兩種

5、緩蝕劑在金屬表面形成的吸附膜均為先生長后衰減，與單一緩蝕劑相比，復(fù)合緩蝕劑在緩蝕劑衰減后更能及時修復(fù)，在192h仍保持94.74％的緩蝕性能。
　　 量子化學(xué)計算結(jié)果表明，緩蝕劑分子中的N、O雜原子吸附中心大致在一個平面上，有利于構(gòu)成多吸附中心，起到良好的緩蝕效果。Fukui指數(shù)表明緩蝕劑主要是通過提供電子與金屬表面發(fā)生作用。
　　 此外吸附研究結(jié)果表明，咪唑啉磷酸酯緩蝕劑在Q235鋼表面遵循Langmuir吸附等溫式。