咪唑啉和醇胺两种高效缓蚀剂合成及其缓蚀机理研究

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1、国内图书分类号：TE869学校代码：10213国际图书分类号：641密级：公开理学硕士学位论文咪唑啉和醇胺两种高效缓蚀剂合成及其缓蚀机理研究硕士研究生：王智博导师：张春华教授申请学位：理学硕士学科：高分子化学与物理所在单位：化工学院答辩日期：2013年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TE869U.D.C:641DissertationfortheMasterDegreeinScienceTHESYNTHESISANDRESEARCHONINHIBITIONMECHANISMOFTWOEF

2、FICIENTINHIBITORSIMIDAZOLINEANDALCOHOLAMINECandidate：WangZhiboSupervisor：AssociateProf.ZhangChunhuaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：PolymerChemistryandPhysicsAffiliation：SchoolofChemicalEngineering&TechnologyDateofDefence：June，2013Degree-Confer

3、ring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要金属管道在石油、天然气的开采和输送过程中腐蚀问题日益严重，已成为制约石油化工安全生产和环境保护的重大安全隐患。缓蚀剂技术在解决金属腐蚀的关键技术之一。开发绿色、高效、对环境温和的缓蚀剂技术是目前石油化工领域金属防腐方面的重要研究方向和热点课题，本文针对大庆油田天然气采集和输送用金属管道的CO2等酸性介质腐蚀问题，根据分子吸附成膜理论，通过分子结构设计和优化的合成工艺合成制备了咪唑啉类、醇胺类两种高效

4、的缓蚀剂，分析了缓蚀剂的缓蚀机理。根据分子结构设计方法，通过在咪唑啉环中季铵上增加极性基团，使其具有良好水溶性结构和更多能与金属进行轨道配位提供孤对电子的分子结构。本文采用油酸与二乙烯三胺（DETA）、三乙烯四胺（TETA）在真空条件合成咪唑啉中间体，再分别与氯化苄、硫脲等摩尔反应制得相应的硫脲基咪唑啉盐（IM-S1、IM-S2），并用红外光谱和核磁对产物进行结构表征。探讨了不同合成产物结构对收率和缓蚀性能影响，筛选出具有最优缓蚀能力的分子结构，通过改变反应原料配比，合成产物在不同浓度下腐蚀失重、极化曲线及交流阻抗的分

5、析确定了油酸、DETA、氯化苄和硫脲的最佳配比。即IM-S1具有最佳的缓蚀效果，缓蚀剂添加浓度为70mg/L时，缓蚀率达到97%以上。复配不同浓度的硫脲后，与单一投加IM-S1的缓蚀效果相比，缓蚀能力改善明显，但随着硫脲浓度的逐渐增加，缓蚀率呈现先增加后降低的趋势，动态接触角测试从宏观角度观察不同复配比例缓蚀剂在钢片表面动态吸附情况，硫脲与IM-S1比例为1:1时，接触角最小，吸附性最佳。SEM测试则从微观形貌方面显示了钢片表面的腐蚀情况，测试结果与上述一致。本文通过吸附热力学和动力学两方面从理论层面探究复配型咪唑啉缓

6、蚀剂在金属表面的吸附状态，热力学计算得出IM-S1和复配型缓蚀剂ΔG理论值均随覆盖率的增加逐渐减小，自发吸附能力和缓蚀性能愈发增强，动力学测试结果显示，缓蚀剂在金属表面的吸附需要一定时间，腐蚀初期缓蚀效果较差，表面活性剂OP-10的加入，降低IM-S1大分子之间的缠结，提高其运动速度和渗透能力，使其与硫脲具有更为理想的协同效应。传统醇胺缓蚀剂缓蚀效果差，产物腐蚀性强，本文经过原料的筛选，采用MDEA为主缓蚀剂，复配不同的辅助剂，得到两类环境友好的多元化复合醇胺缓蚀剂，解决了上述问题。-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文

7、醇胺缓蚀剂常温常压下为液体状态，重力对其限制作用明显。模拟腐蚀环境下，经过起泡剂的选择，溶液和液膜粘度剂的复配，制备出在较高温度和较大pH值条件下具有适当起泡高度和消泡时间的泡排剂，促使液态醇胺形成气泡，均匀的覆盖在钢体表面，提高了缓蚀剂分子的渗透能力和缓蚀能力。在缓蚀剂中添加相同浓度的微量泡排剂后，二元复配和三元复配的缓蚀性能均强于单一投加MDEA时的缓蚀效果。以MDEA为主缓蚀剂的二元复配缓蚀性能排列顺序为，硫脲>MEA>钼酸钠>DETA。三元复配的腐蚀失重、极化曲线和交流阻抗测试结果显示，两种复配缓蚀剂的腐蚀速率

8、均低于国家标准，具有良好的抑制阴、阳极腐蚀作用。醇胺缓蚀剂从宏观（接触角测试）和微观（SEM测试）两方面观测结果一致性较高，在钢片表面铺展较好，接触角最低为10.16°，表面腐蚀形貌显示复配硫脲与钼酸钠的缓蚀效果优于MEA与DETA的复配。关键词：硫脲基咪唑啉；醇胺；泡排剂；复配型缓蚀剂；缓蚀性能-II-哈尔滨工业大学理学硕士学位