咪唑啉缓蚀剂的研究资料

摘要
在许多化工生产中都要用到盐酸，或含氯化合物在适当的条件下也会生成盐酸，因此盐酸对化工设备引起的腐蚀是严重的、常见的。

阻止金属腐蚀的方法有很多种，但有机缓蚀剂在抑制金属腐蚀上具有经济、高效、环保等优点，被广泛应用于化学清洗、工业用水、机械设备等工业领域，并成为工业生产中不可缺少的防腐蚀材料。

大多数有机缓蚀剂为吸附型缓蚀剂，它们会在金属表面吸附时会形成保护膜，可阻碍腐蚀介质与金属表面的接触，从而达到减缓金属腐蚀的目的。

然而，有关缓蚀剂的缓蚀机理仍需深入研究，以期为设计开发新型缓蚀剂提供理论指导。

本论文以油酸咪唑啉为缓蚀剂，盐酸为腐蚀剂，研究碳钢在不同条件下制备的油酸咪唑啉中的腐蚀效果。

同样的钢片在缓蚀剂中，改变条件，诸如：反应温度、缓蚀剂浓度、腐蚀剂浓度等，可以测出缓蚀剂能发挥出更好的缓蚀效果的条件，以帮助工业生产节约更多的缓蚀剂购买费用以及设备保养、维修费用。

经实验测定，合成咪唑啉缓蚀剂的最佳操作条件为反应温度150℃，反应时间2.5小时，胺酸比1.2:1。

测定咪唑啉缓蚀剂缓蚀效果的条件为在pH值为6的水中，缓蚀剂加入量20mg/L，最大缓蚀率可达91.86%。

在柴油中添加油溶性咪唑啉20mg/L时，最大缓蚀率为94.78%。

关键词：咪唑啉；腐蚀速度；缓蚀率
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Abstract
Hydrochloric acid was used in many chemical productions. Or chlorine- containing compound under the properly conditions will generate hydrochloric acid. So, the corrosion of chemical equipment caused by hydrochloric acid is serious, common. There are many ways to prevent metal from corrosion, but as an economic and effective technique to inhibit corrosion, organic corrosion inhibitor has been widely applied in various industrial departments, such as chemical cleaning, industrial water, mechanical equipment, which has become an indispensable industrial anti- corrosion material. Most organic corrosion can adsorb onto the metal surface and form a protective film, which block corrosive medium diffusion to metal surface, and thus slow down corrosion rate. However, the inhibition mechanism of inhibitor is still need to further research in order to guide designing newly-type inhibitor.
In this paper, Oleic acid imidazoline is used to as a corrosion inhibitor and hydrochloric acid as etchant to make a study of carbon steel in oleic imidazoline corrosion the corrosion effectiveness which is prepared under the different conditions. At the same time, change the reaction conditions, such as: reaction temperature, concentration of the inhibitor, concentration of the etchant, and so on. This will help measure the inhibitors under which conditions can play a better inhibition effectiveness. In order to help industrial production to save more puechase costs of the inhibitor and the maintenance, maintenance costs of the equipment.
The result shows that the best operating conditions of prepared imidazoline are the ratio of amic amine to oleic acid is 1.2:1, the reaction temperature is 150℃, the reaction time is 2.5h from the experiment. Determination of the inhibition efficiency for imidazoline corrosion inhibitors at pH 6 in water, corrosion inhibitor dosage 20mg/ L, the maximum inhibition efficiency can be achieved 91.86%. Added to the diesel oil-soluble imidazoline 20mg/L, the maximum inhibition efficiency can be achieved 94.78%.
Keywords: Imidazoline; Corrosion velocity; Inhibition efficiency
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目录
摘要 (I)
ABSTRACT ................................................................................................................. I I 目录 ......................................................................................................................... I II 第1章引言 .. (1)
1.1盐酸腐蚀简介 (1)
1.1.1盐酸的腐蚀机理 (1)
1.1.2盐酸腐蚀影响因素 (1)
1.2缓蚀剂 (2)
1.2.1缓蚀剂的概念及分类 (2)
1.2.2缓蚀剂的发展历程 (4)
1.2.3国内外研究现状 (4)
1.2.4缓蚀剂的发展趋势 (6)
1.3咪唑啉类缓蚀剂 (6)
1.3.1咪唑啉类缓蚀剂的结构及特性 (6)
1.3.2咪唑啉类缓蚀剂的分类 (7)
1.3.3 咪唑啉及其衍生物的合成 (7)
1.3.4咪唑啉及其衍生物的作用机理 (8)
1.3.5分子结构因素影响 (10)
1.3.6咪唑啉及其衍生物在合成过程中需要注意的问题 (13)
第2章实验部分 (15)
2.1实验原理 (15)
2.2实验原料及仪器设备 (15)
2.2.1实验原料及试剂 (15)
2.2.2实验仪器及设备 (16)
2.3实验操作步骤 (18)
2.3.1实验方案 (18)
2.3.2实验具体操作过程 (18)
2.4分析方法 (19)
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2.5产品收率与缓蚀率的计算 (19)
第3章实验数据及讨论 (21)
3.1咪唑啉缓蚀剂的合成 (21)
3.1.1反应温度的影响 (22)
3.1.2胺酸摩尔比的影响 (22)
3.1.3反应时间的影响 (23)
3.1.4带水剂的影响 (24)
3.2咪唑啉缓蚀剂缓蚀曲线分析 (25)
第４章结论 (29)
参考文献 (30)
致谢 (32)
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第1章引言
1.1盐酸腐蚀简介
盐酸在现代化工生产中应用十分广泛，用于如：稀有金属的湿法冶金、有机合成、漂染工业、金属加工、食品工业、无机药品及有机药品的生产等。

虽然盐酸给人们带来了巨大的经济效益，但是由盐酸引起的对设备的腐蚀也会带来很大的、直接的经济损失，同时也污染了周围良好的环境，并且有可能对人们的健康带来伤害。

目前，随着人们环保意识及安全意识的增强，安全有效的防止盐酸腐蚀引起了各界的关注。

1.1.1盐酸的腐蚀机理
盐酸，学名氢氯酸，是氯化氢(化学式：HCl)的水溶液，是一元酸。

盐酸是一种强酸，浓盐酸具有极强的挥发性，打开盛放浓盐酸的容器能看到氯化氢挥发后与空气中的水蒸气结合生成的酸雾。

盐酸是一种常见的化学品，在一般情况下，浓盐酸中氯化氢的质量分数在38%左右。

同时，胃酸的主要成分也是盐酸。

HCl在水中的离解反应可表示为：
HC l →H++Cl-(1-1)钢铁在HCl的水溶液中发生的电化学反应过程可表示为：
阳极过程：Fe →Fe2++2e (1-2) 阴极过程：2H+ +2e →H ad+H ad→H2↑(1-3) 阳极反应产物：Fe2+ +Cl-→FeCl2(1-4)
1.1.2盐酸腐蚀影响因素
(1) HCl的浓度
许多应用环境中的稀盐酸具有良好的抗腐蚀性。

氧化剂（氧气、铁离子和铜离子）存在时尤其会增大合金400和B-2合金的腐蚀速率。

钛在氧化性条件中会表现出很好的抗腐蚀性，但在干盐酸使用环境中会迅速失效。

(2) 温度
在众多影响腐蚀的因素中，温度的影响相对而言比较复杂。

介质的温度不仅对腐蚀反应的速度有着很大的影响，而且对腐蚀产物膜的保护性能也存在着
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重要的影响。

湿的HCl气体在室温中，钢铁表面生成的是FeCl2，在水与氧气的作用下变成FeCl3。

在低温条件下，化学腐蚀速率是缓慢的。

随着温度的上升，腐蚀速度加大。

一般认为，在300℃以下由氯化氢引起的化学腐蚀速度还是较慢的。

当温度超过300℃后，其腐蚀速度骤增[1]。

(3) 电化学腐蚀
氯化氢溶解于水中生成盐酸。

在极性水分子的作用下，氯化氢中的共价键断裂形成H+ 和Cl-两种离子。

盐酸是强电解质，具有良好的导电性。

因此，金属在盐酸中就能发生电化学腐蚀，使腐蚀速度剧增。

如，把碳钢、碳棒分别插入盐酸中，两极上就产生了不同的电位，其差值就是电位差。

把它们用金属导线和电流计连接起来，形成了闭合回路，就有电流通过。

由于电子的转移，改变了极上的平衡状态。

为了保持原来的电位，碳棒不断的把多余的电子转交给氢离子，放出氢气，同时碳钢遭到了电化学腐蚀，不断的发生金属溶解。

由于构成了腐蚀电池，即使是在低温条件下，腐蚀反应也进行得很激烈。

1.2缓蚀剂
1.2.1缓蚀剂的概念及分类
一般地说来，缓蚀剂是在腐蚀介质中加入少量就能显著减缓或者阻止金属腐蚀的物质，也叫做腐蚀抑制剂。

缓蚀剂的有点在于用量少、见效快、成本低、操作简单、不需要特殊的设备，同时还能保持金属材料原来的物理、力学性能不变。

目前，缓蚀剂在一些现代的工业生产中成为不可替代的首选防腐手段，缓蚀剂的用量一般从千万分之几到千分之几，个别情况下有可能是百分之几。

缓蚀剂的应用比较广泛，机理复杂，种类繁多。

目前还没有一种统一的方法能够将其合理的分类，并反映缓蚀剂分子结构和作用机理之间的关系。

为了便于研究，人们对缓蚀剂进行了分类，而常见的分类时常又是从不同的角度来分的，方法如下[2]：
(1) 按照化学组成来进行分类：按照构成缓蚀剂的物质是否是无机化合物还是有机化合物，可以将缓蚀剂简单的分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂两大类。

1) 无机缓蚀剂绝大部分为无机盐类。

常用的无机缓蚀剂有亚硝酸盐、铬酸盐、聚磷酸盐等。

缓蚀作用一般是和金属发生反应，在金属表面生成钝化膜或生成致密的金属盐的保护膜，防止金属的腐蚀。

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2) 有机缓蚀剂是含有O、N、S、P等元素的有机物质，例如胺类、炔醇类、咪唑啉类化合物等。

缓蚀作用是由于有机物在金属表面发生吸附作用，并覆盖在金属表面或者活性部位，有效防止了金属的电化学腐蚀反应，从而起到减缓腐蚀的作用。

(2) 根据所抑制的电极过程分类：按照缓蚀剂在电化学腐蚀过程中抑制的电极反应是阳极反应还是阴极反应或者阳极反应和阴极反应两者都有，可以将缓蚀剂分为三类，而这三类缓蚀剂是指阳极型缓蚀剂，混合型缓蚀剂和阴极型缓蚀剂。

1) 阳极型缓蚀剂，又称阳极抑制性缓蚀剂。

阳极型缓蚀剂的阴离子移向阳极促使金属表面钝化。

对于非氧化型缓蚀剂，只有依靠溶解氧气才能抑制金属的腐蚀。

阳极型缓蚀剂是一类应用比较广泛的缓蚀剂。

但是，如果缓蚀剂用量不足，将会加快金属的腐蚀，只有苯甲酸钠是个例外，即使它的用量不足，也只是引起一般的腐蚀。

2) 阴极型缓蚀剂，又称阴极抑制性缓蚀剂。

阴极型缓蚀剂通常是阳离子移向阴极表面，形成沉淀保护膜。

阴极型缓蚀剂在用量不足时并不会加速腐蚀，故人们把阴极型缓蚀剂称作安全型缓蚀剂。

3) 混合型缓蚀剂，又称混合抑制性缓蚀剂：例如含氮、含硫及含氮又含硫的有机化合物、琼脂、生物碱等，它们可以对阴极对过程和阳极过程同时起抑制作用。

(3) 根据所生成保护膜的特征来分类。

按照缓蚀剂在保护金属过程中所形成的保护膜的类型来分类，可以有效地将缓蚀剂分为氧化膜型、吸附膜型和沉淀膜型缓蚀剂三大类。

沉淀膜型缓蚀剂可以再细分，将沉淀膜型缓蚀剂分为水中离子型和金属离子型。

1) 氧化膜型缓蚀剂能够直接或者间接地氧化金属，在金属表面形成氧化物的薄膜，可以阻碍腐蚀反应的进行。

氧化膜型缓蚀剂因为可以钝化金属而具有良好的保护作用，但对不钝化的金属铜、锌等没有多大的效果。

2) 沉淀膜型缓蚀剂能与介质中的粒子反应并在金属表面形成防腐蚀的沉淀膜，沉淀膜的厚度比一般的钝化膜要厚，但其致密性和附着力要比钝化膜差得多。

3) 吸附膜型缓蚀剂能吸附在金属表面，改变金属的表面性质，从而可防止腐蚀。

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(4) 按物理性质分类。

按照物理性质可以将缓蚀剂分为水溶性缓蚀剂、油溶性缓蚀剂、气相缓蚀剂三类。

1.2.2缓蚀剂的发展历程
缓蚀剂的发展经过了一个相当漫长的过程，开始阶段发展比较缓慢，现在有关缓蚀剂的发展比较迅速。

最初，人们为了满足冶金工业的发展，研究了酸洗缓蚀剂。

随着重工业的发展，各种缓蚀剂得到了发展，例如无机缓蚀剂、油气缓蚀剂等等。

特别是在第二次世界大战和战后一段时间内，为了防止武器的腐蚀，缓蚀剂得到了迅速的发展。

20世纪60年代，应该说是腐蚀科学技术发展最为活跃的一个时期。

在此期间，举行了很多重要的防腐方面的国际性的学术会，发行了很多腐蚀专业的刊物，有很多学者发表了相关研究论文，这些都极大地促进了缓蚀剂科学的迅速发展。

20世纪70年代，V osta及Eliasek等人首次采用量子化学计算方法研究了缓蚀剂，量子腐蚀电化学由此诞生。

20世纪80年代初期，R．M．Salch等人从保护生态环境的角度考虑，探索研究从天然植物中提取缓蚀剂的组分，试验研究工作获得了初步的成功。

在1988年，Fould．A．S明确地指出有必要研究硫化氨基脲衍生物作为铝在HCl溶液中的缓蚀情况。

F．B．Growcock等研究发现了“PPO”缓蚀剂，该缓蚀剂在1~9mol/L 的盐酸溶液中，高温井下等条件下，对钢铁的缓蚀效率可以达到99%以上，可见缓蚀效率之高。

目前，由于先进的实验技术及比较完善的相关理论体系，缓蚀剂的发展十分迅速，已被广泛应用在众多的工业领域中[3]。

咪唑啉衍生物是近年来发展较快的一类性能优异的缓蚀剂[4]，其分子结构中含有氮五元杂环的化合物，它相容性好，热稳定性好，毒性低，能阻垢杀菌，是当前腐蚀科技工作者研究的一个热点。

咪唑啉衍生物缓蚀剂的突出特点是[5]：当金属与酸性介质接触时，它可以在金属表面形成单分子吸附膜，改变氢离子的氧化还原电位；也可以络合溶液中的某些氧化剂，从而达到缓蚀的目的[6]。

1.2.3国内外研究现状
咪唑啉学名间二氮杂环戊烯，是白色针状固体或者白色乳状液体[7]。

合成初期，咪唑啉缓蚀剂主要应用于印染和纺织业，随着人们对它研究逐步深入，发
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现咪唑啉在酸性条件下有十分优良的缓蚀性能，首次作为缓蚀剂使用是在1946年9月，是一种咪唑啉及其盐的碳氧化合物[8]。

我们所说的咪唑啉类缓蚀剂是以咪唑啉为中间体经过改性的咪唑啉类衍生物。

半个多世纪以来，缓蚀剂的种类和质量都有了很大的提高，现在的新型缓蚀剂在向高效、环保以及多功能等方面发展。

用FTIR对咪唑啉类物质扫描发现在1600cm-1处具有较强的吸收峰，究其原因是有C=N键的存在，这也是鉴别咪唑啉类物质的重要依据之一。

现在它是锅炉酸洗、油田水处理过程中常用的一种缓蚀剂。

在美国各油田使用的有机缓蚀剂以咪唑啉类物质居多[9]。

合理的使用缓蚀剂是防止金属及其合金在环境介质中发生腐蚀的一种经济有效的防护技术。

缓蚀剂广泛地应用于化学清洗、大气环境、工业用水、机器、仪表制造及石油化工生产过程中，并在某些工业生产中成为不可取代的重要防护措施。

随着应用的深入，还开发了减缓局部腐蚀的阻滞孔蚀、应力腐蚀的缓蚀剂。

在研究出适用于液相、气相缓蚀剂之后，又发展了具有气/液相、气/液/固多相体系的缓蚀剂。

目前，缓蚀剂研究正向高效、多功能、无公害的目标发展。

水溶性咪唑啉衍生物是一种新型的缓蚀剂，它对于碳钢、合金钢、铜、黄铜、铝、铝合金在含CO2卤水等介质中的全面腐蚀具有优良的缓蚀性能。

这类缓蚀剂无特殊刺激性气味，热稳定性好，毒性低。

咪唑啉缓蚀剂的突出优点是：当金属与酸性介质接触时，它可以在金属表面形成单分子吸附膜，改变氢离子的氧化还原电位；也可以络合溶液中的某些氧化剂，降低其电位达到缓蚀的目的。

咪唑啉环上的氮原子的化合价变成五价形式的季胺盐之后，由于季胺阳离子被带负电荷的金属表面所吸附，对发生阳离子放电有很大的影响，从而有效的抑制了阳极反应。

此外，季胺盐上的阴离子对阳离子缓蚀剂的静电吸附也有较大的影响。

由于多种缓蚀因素协同作用，咪唑啉缓蚀剂缓蚀效果显著[10]。

在诸多化工生产、储存、运输等过程中，原料及产品对金属设备及管道等产生不同程度的腐蚀。

腐蚀会缩短化工生产过程中的设备和管道等的寿命，甚至可能出现事故。

故而，在化工生产诸多领域均要选着缓蚀剂来减缓腐蚀，达到降低成本、提高生产安全的目的。

目前在国内外油气田所使用的缓蚀剂主要是丙炔醇类、有机胺类、咪唑啉类、季胺盐等有机化合物，其中丙炔醇类和芳香胺类毒性较大，现在较多使用的油气田缓蚀剂主要是低毒、环保型的咪唑啉类缓蚀剂[11]。

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1.2.4缓蚀剂的发展趋势
研究出具有高效、环保、低成本、多功能的缓蚀剂在化工生产过程中的有非常重要的作用。

这样的缓蚀剂不仅能提高生产、运输、储存等环节中的设备寿命，而且可以提高设备、管道等安全性能。

目前，国内外对于缓蚀剂的应用研究已较为深入，已实现大规模工业化生产，其产品种类繁多且应用广泛。

各种新的研究方法及其检测技术的发展对揭示缓蚀作用机理和指导新型缓蚀剂的开发提供了可靠的研究手段。

但是，与缓蚀剂在油气工业中的广泛应用相比，目前对缓蚀机理的研究并不是很充分，并且总体来说没有形成相对比较完善的理论体系。

因此加深对缓蚀机理的研究是很有必要的，能为研发新型缓蚀剂提供理论指导。

随着人们环保意识、安全意识的加强和为实现社会的可持续战略发展，一些有害有毒的缓蚀剂将被限制甚至禁止使用。

因此研究和开发高效、无毒无害的环境友好型缓蚀剂是缓蚀剂未来的发展方向。

1.3咪唑啉类缓蚀剂
1.3.1咪唑啉类缓蚀剂的结构及特性
咪唑啉类缓蚀剂是包含两个氮原子的五元杂环的化合物，被广泛应用于石油石化、天然气等工业生产领域，是一种环境友好型缓蚀剂。

咪唑啉的母体结构是咪唑如图(a)，二氢代咪唑被命名为咪唑啉，其杂环大小与咪唑一致如图(b)。

1 HC NH H2C NH H2C N
HC CH H2C CH H2C C
N N N2
(a) (b) (c)
图1-1 咪唑啉缓蚀剂的结构图示
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咪唑啉类缓蚀剂一般由三部分组成：一部分是含氮五元杂环，杂环上与N 成键的具有不同活性集团的亲水支链R1以及含有不同碳链烷基憎水支链R2，如图(c)。

憎水支链远离金属表面而在溶液中形成疏水层，从而阻碍腐蚀介质与金属表面的接触，达到减缓腐蚀的目的。

由于亲水支链上大多含有N、O等杂原子，会同金属的表面发生化学吸附，能比较稳定吸附在金属表面，从而减缓腐蚀[12]。

咪唑啉类缓蚀剂具有无刺激性气味，热稳定性好，毒性低等优点，特别是当金属与酸性介质接触时，缓蚀剂能形成单分子的吸附膜。

咪唑啉缓蚀剂咪唑环上的N原子的化合价变成五价形式的季铵盐之后，能有效地抑制阳极反应，阴离子对阳离子缓蚀剂的静电吸附也有很大的影响[13]。

1.3.2咪唑啉类缓蚀剂的分类
咪唑啉类缓蚀剂一般是由长链脂肪酸或脂肪酸甲酯与多胺反应脱水而合成的，可以有以下的分类方式：
1) 根据在水中的溶解性不同，可将咪唑啉类缓蚀剂分为水溶性和油溶性两大类；
2) 根据作用的状态，可分为气态、液态、固态三种类型的缓蚀剂；
3) 根据咪唑母体由于取代基不同，产生的衍生物不同，可分为：酰胺基类咪唑啉缓蚀剂、烷基类咪唑啉缓蚀剂、季铵盐类咪唑啉缓蚀剂、苯并类咪唑啉缓蚀剂、巯基苯并类咪唑缓蚀剂和咪唑啉酮类缓蚀剂等。

1.3.3 咪唑啉及其衍生物的合成
咪唑啉一般由长链脂肪酸甲酯如月桂酸(十二酸)，棕榈酸(十六酸)，十四酸，硬脂酸(十八酸)，油酸(十八烯酸)，环烷酸等与多胺如二乙烯三胺（DETA)，羟乙基二铵(EDA),三乙烯四胺(TETA)，四乙烯五胺等反应脱水关环而合成的。

脱水成环工艺有三种：
（1）升温自由脱水法：
将高级脂肪酸与多乙烯多胺按一定比例混合，在搅拌条件下加热，使温度升至280~290℃，为了防止二酰胺的生成，反应时应保证过量的胺存在，据多数文献报道，胺酸摩尔比一般为 1.5：1。

在反应过程中，一般采用不断滴加酸的方法使胺保持过量以抑制二酰胺的生成。

由于自由升温脱水所需温度高，在反应时应通入氮气除氧以防止氧化。

该方法反应时间长，且脱水不完全，胺易氧化，能耗大。

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（2）真空脱水法
将酸和胺按照一定比例混合加到反应器中，在不断抽真空情况下，升温以脱出反应中生成的水，最后温度达到180~230℃，真空度达到0.016MYa。

真空脱水可以使反应在较低的温度下进行，可以防止空气的氧化。

其缺点是，对设备密封性要求高，真空度不易控制，很容易把胺抽出来排出而产生二酰胺。

日本专利报道，用锡、锌做催化剂可以防止二酰胺的生成。

（3）溶剂脱水法
将酸和胺溶于二甲苯(或甲苯)溶剂中，在搅拌、加热情况下，利用二甲苯与生成的水形成共沸物，以不断带出生成的水。

该方法出水平稳，而且胺不易被带出，使反应物中胺过量而不产生二酰胺，反应温度在240℃左右，反应时间为2h，不足之处是，增加了成本，能耗大，溶剂不易回收利用。

本论文，采用溶剂脱水法制取油酸咪唑啉。

目前趋向于将真空法和溶剂法并用，带来的问题是产品成本的加大。

一般环化需要较高的温度，温度高有利于单酰胺环化生成咪唑啉，提高咪唑啉的含量，但高温容易将咪唑啉夹带除去，从而降低收率。

咪唑啉环再经季铵化反应而形成阳离子型或两性表面活性剂。

合成咪唑啉常用的催化剂有：铅、铂催化剂，γ-Al2O3和H3PO4，NaBH4，MeAl，Ⅱ，Ⅳ族金属化合物，Al2O3，H3BO3，四丁基溴化铵。

咪唑啉衍生物如通过四乙烯五胺同脲或硫脲反应制备成咪唑啉酮和咪唑基二硫脲都是有效的缓蚀剂。

许多硫咪唑衍生物和咪唑啉的多硫化物，如具有（SCH2CH2N=C）2R（R是二羧酸根）结构的双噻唑磷，取代三嗪等都是很好的缓蚀剂。

由于咪唑啉环上具有π-π共轭体系，咪唑啉缓蚀剂的缓蚀效果随咪唑环中π电子密度的增加而增加。

向缓蚀剂分子中引入非极性基团，不仅可以通过诱导效应改变中心原子的吸附能力，而且还可以增大缓蚀剂的疏水效应，有利于形成吸附膜，提高缓蚀性能。

张光华发现在咪唑啉分子中引入多个苯环，能使分子覆盖能力增强，从而提高缓蚀效率[14,15]。

1.3.4咪唑啉及其衍生物的作用机理
近年来，国内外对缓蚀剂的研究有了很大的发展，研制出了一些较好的缓蚀剂，但缓蚀剂的种类少，缓蚀效率低且成本高，目前关于咪唑啉类缓蚀剂的研究较多，该类缓蚀剂效果好，效率高，已经在油气田得到了广泛应用[12]。

据
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文献报道，在众多的抗CO2缓蚀剂品种中，咪唑啉衍生物的缓蚀性能最为优良，并且咪唑啉衍生物对多种金属具有缓蚀能力，是一种低毒物质，能被细菌降解，满足缓蚀剂的应用和开发方向：无毒、无公害缓蚀技术的目标，国内外有许多单位在从事咪唑啉缓蚀剂的研究、开发。

关于咪唑啉在钢铁表面的缓蚀研究，国内外的学者已经进行了许多的工作。

咪唑啉衍生物缓蚀剂的作用机理比较复杂，目前只存在着电化学和化学观念来解释。

在化学观点中无机缓蚀剂和有机缓蚀剂的作用机理又不同。

为了进一步开发更为有效的缓蚀产品，对目前所使用的咪唑啉缓蚀剂的缓蚀机理研究就显得尤为重要。

研究缓蚀剂对金属表面的作用机理，按其作用类型划分，可涉及到分为分子界面吸附膜、阻化效应、基团覆盖效应、氢键缔合效应及化学键合等多方面；若从宏观角度划分，则主要归结为分子结构因素和环境介质因素两大方面。

就咪唑啉及其衍生物而言，它对金属的缓蚀作用效果好坏的关键：
(1) 膜形成过程中咪唑啉亲水官能团和疏水碳链长度的作用强度；
(2) 形成膜的厚度(单层、双层及多层)；
(3) 形成膜的稳定性；
(4) 咪唑啉在溶液中的水解性[16]。

对咪唑啉进行的极化曲线测量见图1-2[17]。

图1-2 N80钢在饱和CO2高矿化度溶液中的阳极极化曲线
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