新型不对称双季铵盐缓蚀剂的合成及缓蚀性能研究

论文摘要

咪唑啉类缓蚀剂由于特殊的分子结构,是一类性能优异的缓蚀剂。咪唑啉缓蚀剂广泛应用于酸洗、石油生产等工业中。双季铵盐是近年来开始应用于金属缓蚀领域的阳离子表面活性剂,由于双季铵盐具有低毒、较好的表面活性和良好的水溶性等特点,作为缓蚀剂具有广阔的应用前景。从分子结构出发,在双季铵盐分子中引入咪唑啉环合成一种新型不对称双季铵盐,该化合物将具有多吸附中心、良好的水溶性和良好的缓蚀性能。本论文合成了一系列新型不对称双季铵盐化合物DBALⅠ、DBALⅡ、DBALⅢ和DBAO,通过红外光谱、紫外光谱和和核磁共振谱对中间体与目标产物的结构进行了表征。通过失重法、极化曲线法、交流阻抗法和表面形貌观察法研究了四种不对称双季铵盐在1 mol/L盐酸溶液中对Q235钢的缓蚀性能。失重实验结果表明,四种不对称双季铵盐缓蚀剂在1 mol/L盐酸溶液中对Q235钢均具有良好的缓蚀效果。缓蚀效率随着缓蚀剂浓度的增加而增大,当缓蚀剂浓度大于200 mg/L时,再增加浓度缓蚀效率增加不大。在2555℃内,缓蚀效率随温度升高而增大,在55℃,浓度为200 mg/L时,四种缓蚀剂的缓蚀效率均大于96%。DBAO和DBALⅠ的缓蚀效率相差不大,三种不对称双季铵盐的缓蚀效率顺序为DBALⅠ>DBALⅡ>DBALⅢ,缓蚀效率随烷基疏水链的增长而减小。极化曲线测试结果表明,四种不对称双季铵盐缓蚀剂对Q235钢腐蚀反应的阴阳极过程均有明显的抑制作用,添加缓蚀剂后自腐蚀电位稍显负移,腐蚀电流密度急剧减小,四种不对称双季铵盐缓蚀剂都属于阴极抑制为主的混合型缓蚀剂。交流阻抗测试结果表明,四种不对称双季铵盐缓蚀剂在1 mol/L盐酸中均具有良好的缓蚀性能,随着缓蚀剂浓度的增加,电荷转移电阻Rct值增大,缓蚀剂通过在表面形成吸附膜有效地抑制了Q235钢的腐蚀。缓蚀剂膜在金属表面先生长后衰减,当浓度为200 mg/L时,缓蚀剂DBAO和DBALⅠ分别在168 h和192 h时缓蚀效率达到最大。表面形貌观察结果表明,未加缓蚀剂时Q235钢表面出现了严重的腐蚀。添加不对称双季铵盐缓蚀剂后,Q235钢表面可看到砂纸打磨留下的划痕,没有发生严重的局部腐蚀,说明缓蚀剂分子通过吸附在Q235钢表面形成了一层致密的保护膜,有效地抑制了Q235钢在盐酸溶液中的腐蚀。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 缓蚀剂的概述
• 1.1.1 缓蚀剂的定义
• 1.1.2 缓蚀剂的分类
• 1.1.3 缓蚀剂的研究方法
• 1.1.3.1 腐蚀产物分析法
• 1.1.3.2 电化学方法
• 1.1.3.3 谱学方法
• 1.2 双季铵盐类缓蚀剂的研究进展
• 1.2.1 对称型烷基双季铵盐
• 1.2.2 对称型杂环双季铵盐
• 1.2.3 不对称型双季铵盐
• 1.3 本课题研究目标、意义及主要研究内容
• 1.3.1 研究目标和意义
• 1.3.2 主要研究内容
• 2 不对称双季铵盐的合成
• 2.1 实验仪器及药品
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验药品
• 2.2 不对称双季铵盐的合成
• 2.2.1 烷基咪唑啉的合成
• 2.2.1.1 烷基咪唑啉的合成路线
• 2.2.1.2 烷基咪唑啉的合成步骤
• 2.2.2 长链烷基单季铵盐的合成
• 2.2.2.1 长链烷基单季铵盐的合成路线
• 2.2.2.2 长链烷基单季铵盐的合成步骤
• 2.2.3 不对称双季铵盐的合成
• 2.2.3.1 不对称双季铵盐的合成路线
• 2.2.3.2 不对称双季铵盐的合成步骤
• 2.3 产物的结构表征及性能测试
• 2.3.1 红外光谱表征
• 2.3.2 紫外光谱表征
• 2.3.3 核磁共振谱表征
• 2.3.4 熔点测定
• 2.3.5 表面张力测定
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 烷基咪唑啉的性质和表征
• 2.4.1.1 烷基咪唑啉的性质
• 2.4.1.2 红外光谱表征
• 2.4.1.3 紫外光谱表征
• 2.4.2 长链烷基单季铵盐的性质和表征
• 2.4.2.1 长链烷基单季铵盐产物的性质
• 2.4.2.2 红外光谱表征
• 2.4.3 不对称双季铵盐的表征和表面性能
• 2.4.3.1 不对称双季铵盐产物的性质
• 2.4.3.2 红外光谱表征
• 2.4.3.3 核磁共振谱表征
• 2.4.3.4 不对称双季铵盐的表面性能
• 2.5 本章小结
• 3 酸性溶液中不对称双季铵盐缓蚀性能研究
• 3.1 实验药品及仪器
• 3.1.1 实验药品
• 3.1.2 实验仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 失重法
• 3.2.1.1 实验材料
• 3.2.1.2 实验步骤
• 3.2.1.3 数据处理
• 3.2.2 电化学测试方法
• 3.2.3 表面形貌观察
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 失重实验结果与讨论
• 3.3.2 极化曲线法结果与讨论
• 3.3.3 交流阻抗法结果与讨论
• 3.3.4 交流阻抗随时间变化
• 3.3.5 表面形貌观察
• 3.4 本章小结
• 4 结论
• 4.1 结论
• 4.2 后续工作建议
• 参考文献
• 附图
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文