咪唑啉缓蚀剂
咪唑啉型缓蚀剂的合成及其缓蚀性能、机理的研究
咪唑啉型缓蚀剂的合成及其缓蚀性能、机理的研究咪唑啉型缓蚀剂的合成及其缓蚀性能、机理的研究摘要：随着金属材料在工业生产和日常生活中的广泛使用，金属的腐蚀问题日益严重，因而对于防腐蚀技术的研究变得尤为重要。
本研究以咪唑啉型缓蚀剂为研究对象，通过合成、实验分析以及性能测试等方法，对其缓蚀性能和机理进行了深入研究，为金属材料的腐蚀防护提供了新的思路和方法。
1. 引言金属材料在各个行业中广泛应用，但受到腐蚀的威胁。
为了保护金属材料免受腐蚀的侵害，人们一直致力于寻找有效的缓蚀剂，其中咪唑啉型缓蚀剂因其良好的缓蚀性成为研究的热点。
2. 咪唑啉型缓蚀剂的合成本研究采用了溶液法，通过特定配比将苯胺、醋酸、甲醛等原料按一定比例混合并进行反应，最终得到咪唑啉型缓蚀剂。
合成过程中需要控制反应时间、温度等因素，以保证产物的纯度和良好的缓蚀性能。
3. 咪唑啉型缓蚀剂的性能测试通过扫描电子显微镜(SEM)和能量散射谱(EDS)等测试手段，对合成的咪唑啉型缓蚀剂进行了表面形貌和成分分析。
结果表明，所得到的咪唑啉型缓蚀剂表面均匀，成分纯净，并且具有一定的缓蚀性能。
4. 咪唑啉型缓蚀剂的缓蚀性能研究为了评价咪唑啉型缓蚀剂的缓蚀性能，选取常见的金属材料作为试验对象，通过电化学测试方法测量其腐蚀电位和极化电阻等参数。
实验结果表明，咪唑啉型缓蚀剂能够有效减缓金属的腐蚀速度，并且具有一定的缓蚀效果。
5. 咪唑啉型缓蚀剂的缓蚀机理研究通过红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对咪唑啉型缓蚀剂进行表征和分析，揭示出其缓蚀机理。
结果显示，咪唑啉型缓蚀剂在金属表面形成了一层致密的缓蚀膜，有效隔绝了金属与环境中的腐蚀介质的接触，从而起到了缓蚀的作用。
6. 结论本研究通过对咪唑啉型缓蚀剂的合成、性能测试和机理研究，验证了咪唑啉型缓蚀剂具有较好的缓蚀性能和机理。
因此，在金属材料的腐蚀防护中，咪唑啉型缓蚀剂具有广阔的应用前景，并为其他缓蚀剂的研究提供了新的思路和方法。
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27AbstractHydrochloric 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 efficiency27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)272.5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)27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。
咪唑啉型复配缓蚀剂的缓蚀性能
咪唑啉型复配缓蚀剂的缓蚀性能第一章：绪论1.1 缓蚀剂的研究背景和意义1.2 咪唑啉型缓蚀剂的种类及特点1.3 研究目的和意义第二章：文献综述2.1 缓蚀剂的作用机理2.2 咪唑啉型缓蚀剂在金属腐蚀控制方面的研究现状2.3 国内外研究进展的综述第三章：实验部分3.1 实验材料和方法3.2 缓蚀性能的测试方法3.3 实验结果的分析和讨论第四章：结果与分析4.1 咪唑啉型缓蚀剂的缓蚀性能4.2 缓蚀剂添加量对缓蚀性能的影响4.3 缓蚀剂在不同浓度下的缓蚀性能比较第五章：结论与展望5.1 结论5.2 研究意义和应用前景5.3 研究存在的不足以及未来可开展的研究方向第一章：绪论1.1 缓蚀剂的研究背景和意义金属材料在使用过程中往往会遭受到化学介质的侵蚀，这种侵蚀会导致金属表面的损坏、腐蚀和氧化。
为了减缓这种腐蚀现象，许多方法被开发出来，其中最常见的方法就是添加缓蚀剂。
缓蚀剂是一种在金属表面形成一层钝化膜，从而防止金属因氧化、电化学反应及对流热量等因素而腐蚀的化学添加剂。
因此，缓蚀剂的研究对于保护金属材料，延长材料寿命和提高工业生产效率具有重要意义。
通常来讲，缓蚀剂分为有机缓蚀剂和无机缓蚀剂两类。
其中，有机缓蚀剂具有缓蚀效果好、用量低、毒性小等优点，因此得到了广泛的应用。
咪唑啉型缓蚀剂是一类比较常见的有机缓蚀剂之一。
与一般有机缓蚀剂不同，咪唑啉型缓蚀剂不含有酚、醇等有毒有害物质，不会对环境造成污染，同时具有良好的缓蚀性能和热稳定性，因此有广泛的应用前景。
在金属表面腐蚀等问题上，咪唑啉型复配缓蚀剂因其拥有可控制缓蚀率、抑制速度快、耐酸碱液等优势而受到越来越多人的关注。
1.2 咪唑啉型缓蚀剂的种类及特点咪唑啉是一种由咪唑和吡啉环组成的芳香族化合物，具有良好的配合能力，可以与金属表面形成一种较为稳定的络合物膜。
在钢铁等金属表面腐蚀问题上，咪唑引导缓蚀剂可以发挥很大的作用。
咪唑啉型复配缓蚀剂作为一种相对新型的缓蚀剂，其种类也在不断地增加和修修改善。
咪唑啉类缓蚀剂改性合成及性能研究
咪唑啉类缓蚀剂改性合成及性能研究咪唑啉类缓蚀剂改性合成及性能研究摘要：本文是关于咪唑啉类缓蚀剂改性合成及性能研究的综述。
随着工业的快速发展，在金属材料的使用过程中常常会受到腐蚀的影响。
因此，寻找优良的缓蚀剂用于保护金属材料的腐蚀成为研究的热点之一。
咪唑啉类化合物由于其优异的电子传输性质和缓蚀性能，已经成为了腐蚀化学研究的重要领域。
本文对咪唑啉类缓蚀剂的合成方法进行了综述，并对其在金属材料缓蚀方面的性能进行了研究。
关键词：咪唑啉类缓蚀剂；合成；性能研究1. 引言随着现代工业的飞速发展，各类金属材料广泛应用在航空、汽车、建筑等领域。
然而，金属在使用过程中往往会受到腐蚀的破坏，给材料的使用寿命和安全带来了不可忽视的问题。
为了延长金属材料的使用寿命和保障其安全可靠的性能，研究优良的缓蚀剂是至关重要的。
2. 咪唑啉类缓蚀剂的合成方法咪唑啉类化合物具有优异的电子传输性质和缓蚀性能，因此成为了目前研究的热点之一。
常见的合成咪唑啉类化合物的方法包括电化学合成法、化学合成法和生物合成法等。
其中，电化学合成法通过在电解质和阳极之间施加电压来合成咪唑啉类化合物，具有操作简便、高效率等优点；化学合成法则利用咪唑和其他化合物的反应来制备咪唑啉类缓蚀剂，该方法具有多样性和反应旺盛的特点；生物合成法通过微生物与底物的反应来生成咪唑啉类化合物，该方法对环境友好并且反应步骤相对简单。
3. 咪唑啉类缓蚀剂的性能研究咪唑啉类化合物有着良好的缓蚀性能，其缓蚀机理主要表现为对金属表面形成致密且稳定的保护膜，从而减少金属与腐蚀介质的接触，阻止了腐蚀反应的进行。
为了进一步提高咪唑啉类化合物的缓蚀性能，研究者还进行了不同方面的性能研究。
例如，研究了咪唑啉类缓蚀剂在不同腐蚀介质中的效果，以及改变其分子结构对缓蚀性能的影响等。
实验结果显示，咪唑啉类缓蚀剂在酸性和碱性介质中的缓蚀性能较好，且改变分子结构对其缓蚀性能具有显著影响。
4. 结论本文对咪唑啉类缓蚀剂的合成方法和性能进行了综述。
咪唑啉类缓蚀剂的研究
咪唑啉类缓蚀剂的研究摘要：咪唑啉类缓蚀剂是近些年来研究的热点并广泛应用于石油化工、酸洗除锈、油井酸化等工业中。
该类缓蚀剂对环境友好，制备方法简单，原料易得，高效低毒，只需加入少就有很好的缓蚀效果，是一种性能优良的缓蚀剂。
1 引言1.1金属的腐蚀金属腐蚀，就是指金属在外界环境的作用下引起的破坏和变质。
金属腐蚀是现代工业和生活中的重要破坏因素，遍及国民经济各领域，给国民经济带来巨大损失。
常见的防止金属腐蚀的方法有[1]：(1)非金属保护层；(2)金属保护层；(3)电化学保护；(4)加缓蚀剂保护。
缓蚀剂技术由于具有操作简单、见效快、能保护整个系统等特点，因而广泛应用于石油化学品加工、化学清洗、大气环境、工业用水、仪表制造及石油化工生产等过程[2]。
与其它通用的防腐蚀方法相比，缓蚀剂具备以下特点[2]：(1)在几乎不改变腐蚀环境条件的情况下，即能得到良好的防蚀效果(在酸洗时很重要)；(2)不需要再增加防腐蚀设备的投资；(3)保护对象的形状对防腐蚀效果的影响比较少；(4)当环境(介质)条件发生变化时，很容易用改变腐蚀剂品种或改变添加量与之相适应；(5)通过组分调配，可同时对多种金属起保护作用。
1.2咪唑啉类缓蚀剂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环化合物，其母体结构是咪唑，二氢代咪唑即为咪唑啉。
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，长碳支链R1和杂环上与N 成键的含有官能团的支链R2。
R1一般为含14~18个碳原子的长链，R2一般含有酰胺、胺基或羟基等官能团。
其结构如图1-1：图1-1 咪唑啉结构式咪唑啉类缓蚀剂对碳钢等金属在盐酸介质中有优良的缓蚀性能，这类缓蚀剂无特殊的刺激性气味、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，可以在金属表面形成单分子吸附膜，以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，降低其电位来达到缓蚀的目的[3]。
油田抑制二氧化碳缓蚀剂
• 但是，咪唑啉中间体普遍具有较差的溶解 度，所以为了增加其溶解度提高缓蚀性能， 本文采用的方法是将其季铵化进行改性。 咪唑啉季铵盐不仅提高了咪唑啉缓蚀剂的 溶解性，且可产生多中心吸附。
咪唑啉合成
• 咪唑啉及其衍生物的性质主要取决于其母体环和1，2位 取代基的情况。咪唑啉及其衍生物毒性很较易于生物降 解，并且具有一定的抑制硫酸盐还房菌生长的作用。咪 唑啉及其衍生物极其不稳定，在室温条件有水存在时， 一夜就可转化为酰胺。实验表明：含38％环状咪唑啉化 合物的产品在含水2％时，72h咪唑啉含量降到6％，； 即使在密闭的容器内，18个月其含量也要降低现6%～8 ％。咪唑啉及其衍生物的稳定性在碱性介质中表现尤为 强烈，因此，一般将产品的pH值保持在6.5～7以减缓其 开环水解。咪唑啉一般不溶于水，因此常常需要进行改 以提高水溶性，常用的方法是引入乙氧基团和季铵化， 这两种方式效果都不错，应考虑实际应用情况选择合适 的方法引入啉衍生物属于环境友好型缓蚀剂，制 备方法简单，原料易得，高效低毒，是一 种广泛应用于石油、天然气生产中的有机 缓蚀剂，对含有 CO2或 H2S体系有明显的缓 蚀效果，因此在石油工业中有广泛应用。
• 咪唑啉的学名为间二氮杂环戊烯 。咪唑啉 是含有两个氮原子的五元杂环化合物,它的 母体结构是咪唑,二氢代咪唑被命名为咪唑 啉,杂环的大小与咪唑是一致的。咪唑啉类 缓蚀剂一般是由三部分组成的: 一个含氮的 五元杂环;杂环上与氮成键,含有官能团的支 链R1 （如胺基、酰胺、羟基等）;长碳链支 链R2 （—般为烷基）。
缓蚀剂作用机制
• 缓蚀剂作用机制
有机化合物分子中的氮、氧、硫等杂原子具 有较大的电子云密度，易于提供孤对电子， 而 Fe、Ni 等过渡金属原子含有未占满的空 d 轨道，易于接受电子，所以两者可发生相互 作用形成配位健，从而使有机化合物分子化 学吸附在金属表面。
咪唑啉缓蚀剂
外观 密度(20℃)(g·cm－3) pH值
凝固点(℃) 粘度(40℃)(mm2·s－1)
淡黄色或无色液体 0.95～1.05 ＞9.0
－10.0℃ 48.8
咪唑的二氢取代被命名为咪唑啉，咪唑啉学名为间二 氮杂环戊烯，其五元杂环中含有两个互为间位的氮原子及 一个双键，杂环大小与咪唑一致。咪唑和咪唑啉类缓蚀剂 的结构如图1所示 。
咪唑啉类缓蚀剂及其缓蚀机理
栾丽君
1115143003
目录
前言
缓蚀剂概述
咪唑啉类缓蚀剂的结构及特性
咪唑啉类缓蚀剂的合成 咪唑啉类缓蚀剂的缓蚀机理 展望
前言
腐蚀是困扰工业发展的一个极为突出的 问题。在众多的防腐蚀方法中, 缓蚀剂因具 有经济、高效、适应性强等优点, 被广泛应 用在石油、石化、钢铁、电力和建筑等领域, 发挥着极其重要的作用。 缓蚀剂研究正向 高效、多功能、无公害 的目标发展。近年来,随着人类环保意识的增 强,缓蚀剂的开发与应用越来越重视环境保护 的要求,而传统缓蚀剂往往对环境有一定危害。
0
V 100 % 1 100 % V0
V0：未加入缓蚀剂时金属的腐蚀速率 V ： 加入缓蚀剂后金属的腐蚀速率 缓蚀效率越大，缓蚀剂的阻碍或延缓腐 蚀的效果就越好
几种已经研制成功的缓蚀剂的铁类黑色金属材料制品具有缓蚀性能，而对多种非 铁金属，尤其是两种金属的连接处，则有不同程度的腐蚀
（1）咪唑 （2）咪唑啉类 咪唑啉及其衍生物的性质主要取决于其母体环和1、 2位取代基的情况。咪唑啉及其衍生物毒性低较、易 于生物降解，并且具有一定的抑制硫酸盐还原菌生长 的作用
性质： 咪唑啉的性质：白色针状固体或白色乳状液体， 性质不稳定，在室温条件下有水存在时，一夜就可转 化为酰胺。在咪唑啉合成时，减压脱水过程必须避免 与空气接触，否则产品颜色很快变深。 咪唑啉类缓蚀剂的突出特点是：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，达到缓蚀的目的。
咪唑啉缓蚀剂
一、咪唑啉季铵盐三苯环咪唑啉季铵盐（1）咪唑啉合成：苯甲酸与三乙烯四胺在二甲苯溶剂下缩合生成咪唑啉，通过两步脱水生成咪唑中间体。
（一步酰胺化，一步环化反应。
）（2）季铵化：咪唑啉与氯化苄进行季铵反应。
二、咪唑啉酰胺（1）脂肪酰胺中间体的合成：在甲苯回流条件下，壬酸、冰乙酸与多乙烯多胺脱水发生酰胺化反应，得到中间体脂肪酰胺。
（2）咪唑啉酰胺合成：脂肪酰胺中间体发生环化反应，体系进一步脱水得到咪唑啉酰胺。
三、油酸基羟乙基咪唑啉合成过程：油酸与羟乙基乙二胺，加入甲苯，经过酰胺化、环化生成。
四、环烷基咪唑啉合成过程：环烷酸和二乙烯三胺，加入二甲苯，通过酰胺化、环化生成。
五、咪唑啉缓蚀剂的作用机理咪唑啉分子一般由三部分组成：一个含氮的五元杂环，杂环上与氮成键的支链和长的碳氢支链。
对于咪唑啉型缓蚀剂的缓蚀机理，目前大家比较认可的解释是吸附作用。
咪唑啉型缓蚀剂之所以具有缓蚀作用，主要是由于其分子结构中的咪唑啉环上的一个氮原子可以与金属表面的d空轨道生成配位键，而非极性的烷基链会形成一个疏水层，阻止腐蚀介质进入的金属表面，从而起到缓蚀作用。
不同结构的咪唑啉缓蚀剂，主要是改变上诉的支链，来继承支链基团所具有的性质。
如接入苯环是由于苯环在金属表面有一定的吸附作用，作用机理与氮原子类似。
如果问究整个咪唑啉化合物哪一个基团起到多大的作用，我仅知道可用Materials studio等软件进行动力学模拟，通过软件计算进行量化来作为参考。
对于这部分我也只是浅尝辄止，所以对其准确性与是否真正具备指导作用了解的并不深刻。
不过这部分通常只是用于科研，工业上应该无需如此细致。
以上仅为查资料与自己的理解。
如有不正确的地方，望指正。
咪唑啉类缓蚀剂缓蚀机理的理论研究的开题报告
咪唑啉类缓蚀剂缓蚀机理的理论研究的开题报告题目：咪唑啉类缓蚀剂缓蚀机理的理论研究一、选题背景及意义缓蚀剂是工业生产中常用的一种防腐技术，其主要作用是抑制金属在各种介质中的电化学反应，防止金属面的腐蚀和破坏，从而延长金属的使用寿命。
目前，工业上广泛应用的缓蚀剂主要是有机缓蚀剂，其中咪唑啉类缓蚀剂是一类性能优良的有机缓蚀剂，已被广泛应用于工业生产和科学研究领域。
咪唑啉类缓蚀剂具有缓蚀效果好、适用范围广、毒性低、价格合理等特点，在冶金、电化学加工、油田开发等领域都有广泛应用。
然而，对于其缓蚀机理的理论研究尚不充分，因此有必要进行初步的理论研究，深入探讨咪唑啉类缓蚀剂的缓蚀机理及其调控。
二、研究内容和方法本课题旨在系统研究咪唑啉类缓蚀剂的缓蚀机理及其调控。
具体内容包括：1. 研究咪唑啉类缓蚀剂的分子结构、电子结构和性质，分析其缓蚀机理的基础；2. 采用量子化学计算方法，计算咪唑啉类缓蚀剂与金属表面的相互作用、电化学反应等过程，探究其在金属表面的吸附和离解行为；3. 系统研究咪唑啉类缓蚀剂与金属表面之间的电化学反应，揭示缓蚀剂在防腐过程中的作用机理；4. 研究外界因素（如温度、压力等）和缓蚀剂浓度等对缓蚀剂的作用，深入探讨缓蚀机理的调控。
本研究将采用理论计算方法，包括量子化学计算、分子动力学模拟等技术，为实验数据的解释和理解提供有力的理论支撑。
三、研究意义及预期结果本研究旨在探究咪唑啉类缓蚀剂的缓蚀机理，为其应用提供理论依据，并为进一步提高缓蚀剂的缓蚀效果、优化缓蚀工艺提供科学依据。
主要预期结果如下：1. 揭示咪唑啉类缓蚀剂与金属表面之间的相互作用机理，深入研究咪唑啉类缓蚀剂的吸附和离解行为；2. 分析外界环境因素对咪唑啉类缓蚀剂缓蚀效果的影响，优化缓蚀工艺；3. 为进一步深入研究有机缓蚀剂的机理、寻找新型缓蚀剂提供参考。
四、预期进度安排本研究计划用时1年，预期进度安排如下：1. 第1-3个月，收集相关文献，阅读已有研究成果，明确研究方向及方法；2. 第4-6个月，采用理论计算方法，计算咪唑啉类缓蚀剂的分子结构和性质；3. 第7-9个月，计算咪唑啉类缓蚀剂与金属表面的相互作用、电化学反应等过程；4. 第10-12个月，总结分析数据，撰写论文，准备答辩材料。
新型咪唑啉缓蚀剂的合成与应用
新型咪唑啉缓蚀剂的合成与应用新型咪唑啉缓蚀剂的合成与应用乙烯四胺、为原料合成的咪唑啉季铵盐与I-复配比为1:1（质量比）时，缓蚀效果最佳。
在不同时间和不同温度下对复合型缓蚀剂的缓蚀率进行了研究。
结果表明，该新型缓蚀剂在静态条件下对A3钢的缓蚀率可达99.4%，较之单独使用咪唑啉季铵盐提高了1.1%左右。
关键词：咪唑啉季铵盐；复配体；缓蚀剂正文文字大小：大中小0 前言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）。
其结构为：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。
1 实验部分1.1 反应机理以有机酸和多胺为原料合成咪唑啉化合物的反应如下：RCOOH + H2N(CH2CH2NH)nCH2CH2NH2→RCOHN(CH2CH2NH)nCH2CH2NH2 + H2ORCOHN(CH2CH2NH)nCH2CH2NH2→ + H2O1.2 实验过程1.2.1 咪唑啉季铵盐的合成 [2][3]称取月桂酸20g约0.1 mol，三乙烯四胺12g、二甲苯40ml、1g 氧化铝催化剂加入到三口烧瓶中进行加热，温度控制在120~160℃，反应生成的水与二甲苯以共沸物形式蒸出，反应脱水2h后，再把反应温度升高至190℃，并滴加10 g三乙烯四胺，在200～240℃温度下环化3h。
将反应物冷却到110℃在减压条件下蒸馏2h以除去二甲苯。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
举例：
王建华、舒福昌等合成了一系列咪唑啉类缓蚀剂。 朱驯、周秀芹等合成了环烷基咪唑啉衍生物。 伍平凡、胡扬根等 一次性合成了6 种未见文献报 道的咪唑啉酮衍生物。 康宏云和李善建合成了两性离子咪唑啉衍生物和 阳离子咪唑啉衍生物。
表2是几种咪唑啉类物质的合成工艺以及一般性质
产品 原料 条件 产品性质
不仅能对铜及铜合金具有良好的缓蚀性能，而且对铁、锌、 镉、银等金属具有良好的缓蚀效果
c.高效低毒型缓蚀剂 具有变废为宝、成本低廉、低毒或无
毒等特点
d.杂环型缓蚀剂 具有多功能、高效性、适应性强、低毒性等
优点
e.低聚或缩聚型缓蚀剂 具有低毒、多个缓蚀基团、
高效多功能等特点
表1 缓蚀剂的物理性质 项目名称 质量指标
谢谢！
（3）反应时间。 反应时间越长，产物的缓蚀性能越好。 （4）催化剂。
(1)物理吸附 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。
（1）咪唑 （2）咪唑啉类 咪唑啉及其衍生物的性质主要取决于其母体环和1、 2位取代基的情况。咪唑啉及其衍生物毒性低较、易 于生物降解，并且具有一定的抑制硫酸盐还原菌生长 的作用
性质： 咪唑啉的性质：白色针状固体或白色乳状液体， 性质不稳定，在室温条件下有水存在时，一夜就可转 化为酰胺。在咪唑啉合成时，减压脱水过程必须避免 与空气接触，否则产品颜色很快变深。 咪唑啉类缓蚀剂的突出特点是：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，达到缓蚀的目的。
1-二羧酸甲基-2-十七 油酰氯+乙二胺+氯乙 羟基 酸 咪唑啉季胺盐混合物
3.2 咪唑啉类缓蚀剂合成的主要影响因素
（1）反应物配比。 反应物的配比主要研究的是羧酸和二元胺或多元胺之 间的配比关系。合适的酸胺比应为1:1.1～l∶1.3。 （2）温度。 目前, 对反应温度尚未达成统一的认识。但是，有这样 一个规律： 提高最高反应温度有利于最终反应的进行。 温度过低时, 反应速度太慢,在一定的时间内不能够反应 完全; 温度太高时, 导致副反应加快，副产物增多。
V0：未加入缓蚀剂时金属的腐蚀速率 V ： 加入缓蚀剂后金属的腐蚀速率 缓蚀效率越大，缓蚀剂的阻碍或延缓腐 蚀的效果就越好
几种已经研制成功的缓蚀剂的特点： a.单功能型缓蚀剂
仅对钢铁类黑色金属材料制品具有缓蚀性能，而对多种非 铁金属，尤其是两种金属的连接处，则有不同程度的腐蚀
b.多功能型通用缓蚀剂
咪唑啉缓蚀剂无毒、无刺激性气味,对 人体及周围环境没有危害,属于环境友好型 缓蚀剂。 而且咪唑啉缓蚀剂在各种酸性介质中均 具有较好的缓蚀性能，可通过覆盖效应和提 高腐蚀反应的活化能来防止氧气和二氧化碳 对金属设备的腐蚀,是一种有效的防腐产品， 广泛应用于石油、天然气等工业生产， 其本身也朝着新型、高效、低用量、低 毒、环保型的方向发展。
咪唑啉类缓蚀剂品种很多，如： 咪唑啉的季铵盐 咪唑啉的葵二酸盐、油酸盐以及油酸盐和 二聚酸盐的混合物 通过四乙烯五胺同脲或硫脲反应制备的咪唑啉酮和 咪唑啉二硫脲以及咪唑啉的多硫化合物
咪 唑 啉 类 缓 蚀 剂 举 例
3.1
咪唑啉一般由有机酸和二乙烯三胺、三乙烯四胺、多 乙烯多胺在有机溶剂中进行缩合反应得到。其反应式如下：
(3) π 键吸附 如果分子结构中含有π 电子物质的话, 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，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。 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。
目前，许多学者倾向于用吸附作用机理来解释。 咪唑啉衍生物是由带负电性O、S、N 等原子为中心 的极性基和以C、H 为中心的非极性基所组成。咪唑 啉衍生物分子通过其极性基团的物理吸附或化学吸附 作用，吸附在金属表面。
（1）真空法。该法中反应物在较低压力下混合加热， 在完成第一步脱水后，再升温降压，除去水分，并完 成第二步脱水。
（2）溶剂法。这种方法是指以甲苯或二甲苯为携水剂， 第一步脱水在常压下进行，通过苯或二甲苯与水共沸 将水从反应容器中带出，从而推动脱水反应的进行。 当第一步脱水完成后，再减压升温完成环化脱水的过 程。
一方面改变金属表面的电荷分布和界面性质，使 金属表面的能量状态趋于稳定化，增加腐蚀反应的活 化能能量，降低其腐蚀速率； 另一方面由于非极性基紧密排列在金属表面形成一 层疏水性保护膜，阻碍着与腐蚀反应有关的电荷或物 质的转移，从而使得腐蚀反应受到抑制。
一般而言，咪唑啉衍生物分子对金属的吸附以化学
吸附为主，当缓蚀剂分子接近金属表面时，咪唑啉上的
大π 键就会有π 电子进入Fe 的空d 轨道,反π 轨道又可 接受Fe 的d 轨道中的电子形成反馈键，从而形成多中心 的化学吸附作用。 总之,对咪唑啉衍生物缓蚀剂作用机理研究还不成
熟,因此,继续深入研究其作用机理对开发新型缓蚀剂具
有理论价值和指导意义。
目前，国外对于咪唑啉衍生物缓蚀剂的研究已经比较 深入，初步实现了大规模工业化生产，并已应用到许多行 业，取得了很好的经济效益。我国咪唑啉型缓蚀剂的研究 大约始于19 世纪70 年代，从品种和工业应用上都还是刚刚 起步。 因此，深入研究咪唑啉型缓蚀剂缓蚀机理，开发新型 咪唑啉衍生物缓蚀剂；利用医药、食品、工农业副产品提 取有效缓蚀组分，并进行改性处理，制备多功能咪唑啉衍 生物缓蚀剂，并在此基础上探讨最佳工艺条件，这些都是 人们今后努力的方向。
外观 密度(20℃)(g· cm－3) pH值
凝固点(℃) 粘度(40℃)(mm2· s－1)
淡黄色或无色液体 0.95～1.05 ＞9.0
－10.0℃ 48.8
咪唑的二氢取代被命名为咪唑啉，咪唑啉学名为间二 氮杂环戊烯，其五元杂环中含有两个互为间位的氮原子及 一个双键，杂环大小与咪唑一致。咪唑和咪唑啉类缓蚀剂 的结构如图1所示 。
反应中所生成的水不利于反应进行。 原因: 一, 从反应动力学角度, 生成的水不利于反应 向正方向进行, 使反应速度减缓; 二, 水的存在促使生成产物水解以及其他副反应的进 行, 导致产品纯度下降。
咪 唑 啉 类 缓 蚀 剂 的 合 成 工 艺
所以合成咪唑啉类缓蚀剂首先需要脱水处理。
一般脱水方法有两种：
本文主要对咪唑啉类缓蚀剂的 合成、影响其产率的因素以及缓蚀机理 进行评述，并介绍了其发展趋势。
缓蚀剂:缓蚀剂是一种当它以适当的浓度和形式存 在于环境中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或复 合物。 缓蚀作用:缓蚀剂添加于腐蚀介质中能大大降低 金属腐蚀速率的现象。 缓蚀效率(简称IE)：
V 0 V V IE 100% 1 100% V0 V0
2-甲基咪唑啉
乙酰胺+乙二胺
镁催化剂，加热
淡黄色固体
烷ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ咪唑啉
环烷酸+有机多胺
加热两步缩合脱水
淡黄色固体
双咪唑啉季胺盐
乙二胺+己二腈（摩 尔比2：1） 氯化苄
催化剂，80～120 ℃, 土褐色液体，能溶 3～4 h 于乙醇、丙酮、水， 有芳香油味 滴加，80～120 ℃, 3～4 h 真空加热、脱水、环 化 凝状黄色物质
咪唑啉类缓蚀剂及其缓蚀机理
栾丽君
1115143003
目录
前言
缓蚀剂概述
咪唑啉类缓蚀剂的结构及特性
咪唑啉类缓蚀剂的合成 咪唑啉类缓蚀剂的缓蚀机理 展望
前言
腐蚀是困扰工业发展的一个极为突出的 问题。在众多的防腐蚀方法中, 缓蚀剂因具 有经济、高效、适应性强等优点, 被广泛应 用在石油、石化、钢铁、电力和建筑等领域, 发挥着极其重要的作用。 缓蚀剂研究正向 高效、多功能、无公害 的目标发展。近年来,随着人类环保意识的增 强,缓蚀剂的开发与应用越来越重视环境保护 的要求,而传统缓蚀剂往往对环境有一定危害。