咪唑啉又称间二氮杂环戊烯

咪唑啉又称间二氮杂环戊烯，是含有两个互为间位的氮原子及一个双键的五元
杂环化合物。

咪唑啉型缓蚀剂，一般由三部分组成：具有一个含氮的五元杂环，碳支链R和杂环上与 N 成键含有官能团的支链 R1（一般为酰胺官能团，胺基
官能团，羟基等）。

咪唑啉类缓蚀剂在酸洗中被广泛使用，它对碳钢等金属在盐酸中有优良的缓蚀
性能[1]。

本试验是在以有机酸（苯甲酸、月桂酸）和多胺（二乙烯三胺、三乙
烯四胺）为原料合成咪唑啉的基础上，研究了咪唑啉季铵盐（IM）与阴离子表
面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）以及无机阴离
子Br-、I-的协同作用。

通过实验结果比较，得到了一种缓蚀性能较好的复配型
缓蚀剂,然后找出了该新型缓蚀剂的最佳应用条件。

咪唑啉季铵盐缓蚀性能的测定
在5%的盐酸介质（50℃，6h）中对各合成样品进行缓蚀性能的测定。

1合成原料：苯甲酸、二乙烯三胺、氯化苄
2合成原料：苯甲酸、三乙烯四胺、氯化苄
3合成原料：月桂酸、二乙烯三胺、硫酸二甲酯，
4合成原料；月桂酸、三乙烯四胺、硫酸二甲酯
合成的咪唑啉缓蚀剂的缓蚀效果较好，质量浓度达到0.5～1g/L时，缓蚀率能达到99%以上。

由三乙烯四胺合成的咪唑啉季铵盐的效果要好于二乙烯三胺，月
桂酸要好于苯甲酸。

其中由月桂酸、三乙烯四胺和硫酸二甲酯为原料合成的4#
样品的缓蚀性能明显优于其它样品，其缓蚀率高达99.4％。

这是因为合成各样品的主体药品不同，造成其分子结构不同。

分子结构对缓蚀
剂在金属表面吸附行为的影响首先取决于官能团的极性，极性基团与金属表面
的配合作用,发生化学吸附，烃基则对氢离子产生一定的隔离作用。

另外，空间
位阻、极性基团的数目等也对缓蚀性能有较大影响。

空间位阻小，利于表面活
性剂的吸附和在金属表面形成致密的膜，可增大覆盖度从而增加缓蚀率；但空
间位阻太小，则有效覆盖度小，对缓蚀率提高也不利。

咪唑啉季铵盐分子既要有很强的电荷中心和吸附力，又要有合适的空间位阻，只有取得碳链的空间位阻排列和电荷吸附力的平衡时，咪唑啉季铵盐阳离子表面活性剂才有较好的缓蚀
咪唑啉类物质的缓蚀机理
咪唑啉类缓蚀剂一般为两性缓蚀剂。

在金属表面形成一层单分子保护膜，是一种吸附型缓蚀剂。

但是咪唑啉季胺盐却是一种阳离子缓蚀剂。

目前，咪唑啉类缓蚀剂机理的理论还有待成熟，主要存在如下三种理论：（1）物理吸附。

缓蚀剂在金属表面的吸附源于缓蚀剂离子和金属表面电荷产生静电力和两者之间的范德华力，其中静电引力起重要作用。

而咪唑啉季胺盐类缓蚀剂由于存在
季胺基团，其中的N+具有很强的正电性，可以吸附金属表面多余的电子而形成比较稳定的膜。

所以，它是一种阳离子缓蚀剂。

（2）化学吸附。

一般的缓蚀剂的成因是和极性基团和非极性基团的性质分不开的。

极性基团的中心原子N、O、S等有未共用的孤对电子，而金属表面存在空的d轨道时，中心电子的孤对电子就会与金属中的空d轨道相互作用形成配位键，使缓蚀剂分子吸附于金属表面。

一般的咪唑啉类物质就是这种供电子型缓蚀剂。

（3）π键吸附如果分子结构中含有π电子物质的话，那么π键吸附就是具有这样结构的有机缓蚀剂的吸附原因之一。

它能向金属表面空的d轨道提供电子而形成配位键，这就是π键吸附。

这种吸附受附近原子基团的影响，主要与π键的空间位置位阻有关。

空间位阻小，有利于其在金属表面形成紧密排列，可增大覆盖率从而增加缓蚀率。

但是，空间位阻太小，有效覆盖率也较小，不利于缓蚀率的增加。

极性基团中心原子的孤对电子还有可能与π电子形成共轭π键，即大π键，并以平面构型吸附于金属表面上，使缓蚀率大为提高
咪唑啉类化合物作为一类低毒,高效的缓蚀剂,国外对它的研究已经取得了很大的进展,在工业中已经得到良好的应用.国内咪唑啉类缓蚀剂研究始于上世纪70 年代,正处于一个大发展的进程当中.由于实验条件限制,大多数的缓蚀性能测试均为处于静态单相腐蚀实验,流相体系,多相体系腐蚀研究较少,有机酸体系,混
酸体系腐蚀研究的报道也不多,今后工作中我们可以着重从一下几方面开展研究: 1.模拟动态腐蚀体系,开展两相体系的抗腐蚀研究; 2.咪唑啉类缓蚀剂在多酸体系中的研究,以及金属离子与部分有机酸分子的金属络合与缓蚀的关系; 3.咪唑啉加量到某一浓度时缓蚀率达到一稳定值,探讨这一浓度与临界胶束浓度(cmc)的联系; 4.金属离子,非金属离子对缓蚀剂抗腐蚀的影响; 5.从量子化学的角度研究咪唑啉的缓蚀机理,合成更加有效的咪唑啉类缓蚀剂
咪唑啉缓蚀剂具有缓蚀效果好、用量少、制备简单、低毒、对环境污染小等优点，是一种绿色的缓蚀剂。

目前，国外对咪唑啉类缓蚀剂的研究己经比较深入，并应用到诸如化学清洗、油田酸洗、油田缓蚀等多种行业。

但是到目前为止，在咪唑啉缓蚀剂的合成制备及相关应用领域都还存在诸多问题，如合成工艺、在油气田环境下的缓蚀作用机理研究均未形成完整的理论和应用体系。

鉴于此在今后的研究工作中将会对其理论探讨逐步深入，对应用体系及其应用环境作深入的分析与实验。

在不远的将来会有更多优良的咪唑啉类缓蚀剂应用到油田设备，届时将会带来更大的经济效益。