苯并咪唑衍生物的合成及其性能研究

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1、南京工业大学硕士学位论文苯并咪唑衍生物的合成及其性能研究姓名：高阳申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：陈洪龄200806硕士学位论文摘要在工业上，金属的腐蚀是重要且具挑战性的问题。随着缓蚀剂技术的发展，人们越来越多的关注能够保护基本金属的有效物质。然而，大量的有效缓蚀剂本身都具有毒性。例如，苯并三氮唑及其衍生物作为较好的缓蚀剂，广泛的应用于不同条件下的碳钢及其合金的缓蚀。但是由于其本身具有毒性，作用范围受到一定程度的局限。同样的，在工业过程中广泛使用的有毒缓蚀剂也应当被新型的环境友好型缓蚀剂所取代。因此，本文

2、的研究着眼于制备新型的高效低毒的缓蚀剂，前人研究结果表明，有机缓蚀剂苯并咪唑类化合物对于多种金属及其合金在多种腐蚀条件下具有很好的缓蚀效果。而且它是环境友好型的。本论文以苯并咪唑、卤代烷烃、硫酸二甲酯为原料，通过烷基化、季铵化反应合成了作为缓蚀剂的N．烷基苯并咪唑阳离子表面活性剂(标记为N-alkylBIMCS)。对N．alkylBIMCS做了定性分析并通过1删R对产物结构进行表征，测定了产物的表面活性和发泡性能，计算了产物的饱和吸附量和饱和吸附面积。此外，还对合成的表面活性剂泡沫性能、杀菌性能进行了测试。合成的几

3、种阳离子表面活性剂具有较好的表面活性，N一辛基、癸基、十二烷基、十四烷基苯并咪唑阳离子表面活性剂最低表面张力随烷基链增加而降低，而N一十六烷基苯并咪唑阳离子表面活性剂最低表面张力却高于十四烷基苯并咪唑阳离子表面活性剂。在40℃时，它们的最低表面张力分别为：41．0、39．6、33．5、32．7、37．6mN．m～；临界胶束浓度分别为：2．0×10五、8．O×10一、1．55×10弓、8．5×104、1．1×10～01．L～；饱和吸附量分别为0．93×10’10、o．98×10。10、1．30x10。10、1．48x

4、10。10、1．46×10’10mol·cm五；饱和吸附面积分别为1．79、1．70、1．28、1．12、1．14啪2。N一十二烷基苯并咪唑阳离子表面活性剂具有较好的发泡性能，但文章中合成的所有阳离子表面活性剂泡沫稳定性都较差。N一十二烷基、N一十四烷基、N一十六烷基苯并咪唑阳离子表面活性剂杀菌效果显著。本文利用失重法、极化曲线法考察了40℃下N．烷基苯并咪唑阳离子表面活性剂在1．0mol／LHCl中对碳钢的缓蚀性能。结果表明：其在较低浓度20mg／L就表现出优异的性能。随着浓度的增加，缓蚀效率增加，达到97％以上

5、。且远远超过苯硕士学位论文并三氮唑和苯并咪唑在同条件下的缓蚀效果。此外，本文还探讨了吸附等温式，计算了吸附热，推断出N．烷基苯并咪唑阳离子表面活性剂在碳钢表面的吸附既有化学吸附又有物理吸附；通过扫描电镜可以明显看到在碳钢表面形成了一层致密的吸附膜；极化曲线测试表明N．烷基苯并咪唑阳离子表面活性剂是一种抑制阴极反应为主的混合型缓蚀剂。本文又以苯并咪唑、溴代正十二烷、二溴代烷烃为原料合成了三种双子型苯并咪唑阳离子表面活性剂，通过1删R、元素分析对合成的中间体和表面活性剂进行了结构表征，测试出该类表面活性剂的水溶液在70

6、℃下的临界胶束浓度分别为：2．9×10～、4．5×10石、2．6×10石m01．L～，相应的最低表面张力分别为：37．6、39．4、39．7mN．m～，计算出对应的饱和吸附量分别为3．9×10Ⅲ、3．6×10圳、3．4×10’11m01．cm‘2；饱和吸附面积分别为4．26、4．61、4．88nm2。此外，还对合成的表面活性剂的克拉夫特点、各种溶剂中的溶解度、泡沫、乳化等性能进行了测试，发现该类表面活性剂乳化性能优异。本文利用失重法、极化曲线和SEM研究了双子型苯并咪唑阳离子表面活性剂GBCSl2．3在1．Omol

7、／LHCl中对碳钢的缓蚀性能及缓蚀机理。结果表明：GBCSl2．3对碳钢在HCl介质中表现出优异的缓蚀效果，其缓蚀效果随浓度的增大而增强；随温度的升高而下降。缓蚀剂的加入，提高了腐蚀反应的活化能，大大阻碍了腐蚀反应的进行；极化曲线表明GBCSl2．3是一种以抑制阴极反应为主的混合型缓蚀剂；通过扫描电镜可以明显看到在碳钢表面形成了一层致密的吸附膜。最后，本文对两类表面活性剂性能的差异进行了比较并给出了一定的理论分析。关键词：苯并咪唑衍生物缓蚀剂阳离子表面活性剂碳钢II硕士学位论文ABSTRACTCon．osionof

8、metalsisoneofⅡlemostinlportantaIldchallengingproblemsi11iIldust够Therefore，tlledevelopmentof试hibitingfilms，abletoprotecttheundedyingmetal五∞mcorrosioIl，hasbeentllesu巧ectofm蛐erouSinVe