植物油制备咪唑啉类缓蚀剂及其缓蚀性能的分析研究

论文摘要

咪唑啉类缓蚀剂是一种环境友好的绿色缓蚀剂，溶解性好、热稳定性高、毒性低。咪唑啉类缓蚀剂因其独特的分子构型，可有效抑制金属及其合金在各种酸洗液中的腐蚀，然而合成该类缓蚀剂的成本较高，应用范围受到限制。咪唑啉类缓蚀剂是以脂肪酸甲酯或脂肪酸为原料，与多元胺经酰胺化、环化及季铵化改性生成咪唑啉型季铵盐缓蚀剂。油松籽油和侧柏籽油中含有丰富的脂肪酸，为非食用油，且是可再生的天然植物资源，具备合成咪唑啉类缓蚀剂的物质条件。本课题以植物籽油（油松籽油、侧柏籽油）为原料，制备咪唑啉类缓蚀剂，原料成本低，缓蚀剂性能良好，且对油松籽和侧柏籽的开发具有重要的理论指导意义。本研究以油松籽油、侧柏籽油为原料合成了缓蚀剂Y和缓蚀剂C，用正交实验分别确定了合成的最佳工艺条件，通过红外光谱确定中间产物的结构特征，用溴酚蓝法鉴别终产物中季铵阳离子的有效含量，并考察两种缓蚀剂的溶解分散性。结果表明，合成缓蚀剂Y的最佳工艺条件：油松籽油与二乙烯三胺的摩尔比为1:3.00、环化阶段的反应时间3.0h、二甲苯含量30%，用溴酚蓝法确定出终产物中缓蚀剂Y的有效含量可达到92.07%；合成缓蚀剂C的最佳工艺条件：侧柏籽油与二乙烯三胺的摩尔比为1:3.25、环化阶段的反应时间3.5h、二甲苯含量25%；缓蚀剂Y和缓蚀剂C在盐酸、柠檬酸及EDTA酸洗液中均具有良好的溶解分散性。运用挂片失重法、线性扫描极化曲线法等方法分析缓蚀剂Y和缓蚀剂C的缓蚀性能。结果表明：在盐酸介质中，缓蚀剂Y、缓蚀剂C对A20钢有良好的缓蚀效果，缓蚀剂Y的最小添加量为150mg·L-1，缓蚀剂C的最小添加量为200mg·L-1，且热稳定性良好；缓蚀剂Y允许Fe3+的极限浓度为500mg·L-1；缓蚀剂Y、缓蚀剂C是一种阳极型缓蚀剂。在柠檬酸介质和EDTA介质中，单一使用缓蚀剂Y、缓蚀剂C对A20钢的缓蚀作用很差，二者分别与硫脲复配后的复配缓蚀剂对A20钢的腐蚀具有显著的抑制作用，缓蚀效果均在99%以上，且有非常好的热稳定性；缓蚀剂Y与硫脲的复配缓蚀剂允许Fe3+的极限浓度为900mg·L-1；两种复配缓蚀剂是以控制阳极腐蚀为主的缓蚀剂。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 两种植物籽油概述
• 1.2.1 油松籽油
• 1.2.2 侧柏籽油
• 1.3 缓蚀剂概述
• 1.3.1 缓蚀剂定义
• 1.3.2 缓蚀剂的特性
• 1.3.3 缓蚀剂的分类
• 1.4 酸洗缓蚀剂
• 1.4.1 酸洗缓蚀剂
• 1.4.2 酸洗缓蚀剂的发展现状
• 1.4.3 展望
• 1.5 咪唑啉类缓蚀剂
• 1.5.1 咪唑啉类缓蚀剂的结构及特性
• 1.5.2 咪唑啉类缓蚀剂的合成
• 1.5.3 咪唑啉类缓蚀剂的缓蚀机理
• 1.5.4 咪唑啉类缓蚀剂的复配
• 1.5.5 咪唑啉类缓蚀剂的缓蚀性能
• 1.5.6 展望
• 1.6 本课题的目的、意义及研究内容
• 1.6.1 立题的目的和意义
• 1.6.2 研究内容
• 2 材料与方法
• 2.1 原料、试剂及设备
• 2.1.1 原料
• 2.1.2 试剂
• 2.1.3 实验仪器
• 2.2 植物籽油的提取
• 2.3 咪唑啉类缓蚀剂的合成
• 2.3.1 咪唑啉类缓蚀剂的合成路线
• 2.3.2 咪唑啉类缓蚀剂合成的工艺流程
• 2.3.3 合成的工艺优化研究
• 2.4 结构表征
• 2.5 缓蚀剂的复配
• 2.6 溴酚蓝法鉴别终产物
• 2.7 制备缓蚀剂的性能评价
• 2.7.1 缓蚀性能测试材料
• 2.7.2 溶解分散性
• 2.7.3 挂片失重法
• 2.7.4 热稳定性测试
• 2.7.5 线性扫描极化曲线法
• 3 油松籽油合成缓蚀剂及其缓蚀性能的研究
• 3.1 油松籽油缓蚀剂 Y 的合成
• 3.1.1 合成方法
• 3.1.2 合成工艺的优化
• 3.2 结构表征
• 3.3 溴酚蓝法鉴定终产物
• 3.3.1 定性分析法
• 3.3.2 定量分析法
• 3.4 油松籽油缓蚀剂 Y 的溶解分散性
• 3.5 油松籽油缓蚀剂 Y 在盐酸酸洗液中的性能分析
• 3.5.1 缓蚀剂 Y 和油酸制备缓蚀剂 Y-1 的缓蚀性能比较
• 3.5.2 缓蚀剂 Y 在盐酸酸洗液中的缓蚀效果
• 3.5.3 热稳定性
• 3+浓度对缓蚀性能的影响'>3.5.4 Fe³⁺浓度对缓蚀性能的影响
• 3.5.5 线性扫描极化曲线法
• 3.6 油松籽油缓蚀剂 Y 在柠檬酸酸洗液中的性能分析
• 3.6.1 复配缓蚀剂的缓蚀效果
• 3.6.2 热稳定性
• 3+浓度对缓蚀性能的影响'>3.6.3 Fe³⁺浓度对缓蚀性能的影响
• 3.6.4 线性扫描极化曲线法
• 3.7 油松籽油缓蚀剂 Y 在 EDTA 酸洗液中的性能测试
• 3.7.1 复配缓蚀剂的缓蚀效果
• 3.7.2 热稳定性
• 3+浓度对缓蚀性能的影响'>3.7.3 Fe³⁺浓度对缓蚀性能的影响
• 3.7.4 线性扫描极化曲线法
• 4 侧柏籽油合成缓蚀剂及其缓蚀性能的研究
• 4.1 侧柏籽油缓蚀剂 C 的合成
• 4.1.1 合成方法
• 4.1.2 合成工艺的优化
• 4.2 结构表征
• 4.3 侧柏籽油缓蚀剂 C 的溶解分散性
• 4.4 侧柏籽油缓蚀剂 C 在在盐酸酸洗液中的性能分析
• 4.4.1 缓蚀剂 C 和油酸制备缓蚀剂 Y-1 的缓蚀性能比较
• 4.4.2 缓蚀剂 C 在盐酸酸洗液中的缓蚀效果
• 4.4.3 热稳定性
• 4.4.4 线性扫描极化曲线法
• 4.5 侧柏籽油缓蚀剂 C 在柠檬酸酸洗液中的性能分析
• 4.5.1 复配缓蚀剂的缓蚀效果
• 4.5.2 热稳定性
• 4.5.3 线性扫描极化曲线法
• 4.6 侧柏籽油缓蚀剂 C 在 EDTA 酸洗液中的性能分析
• 4.6.1 复配缓蚀剂的缓蚀效果
• 4.6.2 热稳定性
• 4.6.3 线性扫描极化曲线法
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录