咪唑啉膦酰胺盐酸盐的合成及其缓蚀性能研究

论文摘要

本论文主要以由环烷酸和二乙烯三胺合成的油溶性咪唑啉中间体为原料,与三氯氧磷进一步合成水溶性的咪唑啉膦酰胺盐酸盐,确定适宜的合成条件。运用静态挂片失重法和电化学极化曲线法,对合成产物在HCl-H2S-H2O体系和模拟油田水中的缓蚀性能进行了研究。在咪唑啉膦酰胺盐酸盐的合成中,采用单因素多水平的方法,考察了反应物料的配比、反应温度、反应时间以及溶剂等因素对合成产物的影响,得出最佳的反应条件:咪唑啉与三氯氧磷的摩尔比为3:1,反应最高温度控制在200℃左右,反应时间约为6个小时,采用无水乙醇作溶剂。在HCl-H2S-H2O体系中的缓蚀性能研究表明:咪唑啉膦酰胺盐酸盐在该介质中对A3钢具有良好的保护作用,缓蚀效果随其浓度的增加而增大;其缓蚀性能随实验温度的升高而降低;随溶液中H2S含量的增大而降低,但降低程度逐渐减小,最后几乎不变;但是其缓蚀率随实验时间的延长先增大后降低。在模拟油田水介质中的缓蚀性能研究表明:咪唑啉膦酰胺盐酸盐在该介质中具有最佳投加剂量,缓蚀效果随缓蚀剂浓度的增大先升高后有所降低;其缓蚀效果受介质的pH值影响较大,当溶液呈酸性时,缓蚀率大大提高,此时所需的缓蚀剂的剂量远远低于未调pH值时。并且当溶液pH值为5左右时,其缓蚀效果最好;同时,咪唑啉膦酰胺盐酸盐的缓蚀性能受介质中溶解氧影响也较大,去除溶解氧后其缓蚀率大太提高。电化学极化曲线结果表明:咪唑啉膦酰胺盐酸盐在HCl-H2S-H2O中是属于阳极型的混合缓蚀剂,主要抑制了碳钢溶解的阳极过程,同时对阴极反应也有抑制作用;而在模拟油田水中,咪唑啉膦酰胺盐酸盐是属于阴极型缓蚀剂。因此,咪唑啉膦酰胺盐酸盐是一种对碳钢腐蚀反应的阳极和阴极均有抑制作用的缓蚀剂。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 缓蚀剂
• 1.1.1 缓蚀剂的概念及特点
• 1.1.2 缓蚀剂研究的发展概况
• 1.1.3 缓蚀剂的分类及作用机理
• 1.1.3.1 按化学组成分类
• 1.1.3.2 按电化学机理分类
• 1.1.3.3 按物理化学机理分类
• 1.1.4 缓蚀剂在金属表面作用的酸碱理论
• 1.1.5 缓蚀剂的选择
• 1.1.6 缓蚀剂的性能研究方法
• 1.1.6.1 挂片失重法
• 1.1.6.2 线性极化法
• 1.1.6.3 其他方法
• 1.1.7 缓蚀剂在石油和化学工业中的应用
• 1.2 咪唑啉及其季铵盐的合成
• 1.2.1 咪唑啉的合成
• 1.2.2 咪唑啉季铵盐的合成
• 1.3 咪唑啉季铵盐的缓蚀性能
• 1.3.1 咪唑啉季铵盐的缓蚀机理
• 1.3.2 咪唑啉季铵盐的缓蚀性能
• 1.4 环烷酸及其有机衍生物
• 1.4.1 环烷酸的结构
• 1.4.2 环烷酸的分布
• 1.4.3 高纯环烷酸的制备
• 1.4.4 环烷酸有机衍生物
• 1.5 本论文的研究内容与创新之处
• 1.5.1 研究的内容
• 1.5.1.1 咪唑啉膦酰胺盐酸盐的合成
• 1.5.1.2 咪唑啉膦酰胺盐酸盐的缓蚀性能评价
• 1.5.2 创新之处
• 第二章 咪唑啉膦酰胺盐酸盐的合成
• 2.1 前言
• 2.2 实验仪器和材料
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 实验材料
• 2.3 咪唑啉膦酰胺盐酸盐的合成
• 2.3.1 环烷酸咪唑啉中间体的合成
• 2.3.1.1 实验原理
• 2.3.1.2 合成方法
• 2.3.2 咪唑啉膦酰胺盐酸盐的合成
• 2.3.2.1 实验原理
• 2.3.2.2 合成方法
• 2.3.2.3 合成产物胺值和收率的测定
• 2.4 实验结果与讨论
• 2.4.1 反应物料配比对产物性能的影响
• 2.4.2 反应温度对产物性能的影响
• 2.4.3 反应时间对产物性能的影响
• 2.4.4 溶剂对产物性能的影响
• 2.5 合成产物的物化性能及红外光谱分析
• 2.5.1 环烷酸咪唑啉中间体的物化性能及红外光谱分析
• 2.5.2 咪唑啉膦酰胺盐酸盐的物化性能及红外光谱分析
• 2.6 本章小结
• 2S-H₂O体系中的缓蚀性能研究'>第三章 咪唑啉膦酰胺盐酸盐在HCl-H₂S-H₂O体系中的缓蚀性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验仪器和材料
• 3.2.1 实验仪器
• 3.2.2 实验材料
• 3.3 腐蚀失重实验
• 3.4 电化学极化曲线测试
• 3.5 实验结果及讨论
• 3.5.1 缓蚀剂浓度对缓蚀效果的影响
• 3.5.2 实验温度对缓蚀效果的影响
• 2S含量对缓蚀效果的影响'>3.5.3 腐蚀溶液中H₂S含量对缓蚀效果的影响
• 3.5.4 实验时间对缓蚀效果的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 咪唑啉膦酰胺盐酸盐在模拟油田水中的缓蚀性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验仪器和材料
• 4.2.1 实验仪器
• 4.2.2 实验材料
• 4.3 腐蚀失重实验
• 4.4 极化曲线实验
• 4.5 实验结果及讨论
• 4.5.1 缓蚀剂浓度对缓蚀效果的影响
• 4.5.2 溶液的pH值对缓蚀效果的影响
• 4.5.2.1 溶液pH值为3.29时IPAH缓蚀性能的评价
• 4.5.2.2 不同pH条件下时IPAH缓蚀性能的评价
• 4.5.2.3 溶液pH值为5.00时IPAH缓蚀性能的评价
• 4.5.3 溶液中的溶解氧对缓蚀效果的影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 咪唑啉膦酰胺盐酸盐的缓蚀机理探讨
• 5.1 咪唑啉膦酰胺盐酸盐的缓蚀作用类型
• 2S-H₂O体系中的缓蚀作用类型'>5.1.1 咪唑啉膦酰胺盐酸盐在HCl-H₂S-H₂O体系中的缓蚀作用类型
• 5.1.2 咪唑啉膦酰胺盐酸盐在模拟油田水中的缓蚀作用类型
• 5.2 咪唑啉膦酰胺盐酸盐缓蚀机理的初步探讨
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A:攻读学位期间发表的学术论文及其它成果