硫脲基咪唑啉季铵盐的合成及其缓蚀作用

用戊酸、羊蜡酸、油酸、二乙烯三胺、氯化苄和硫脲为原料,合成了6种咪唑啉季铵盐化合物。 采用静态失重法和极化曲线法,比较了硫脲基烷基咪唑啉型季铵盐和烷基咪唑啉型季铵盐在80 ℃、1 mol/L的HCl溶液中对碳钢的缓蚀性能,研究了这两类缓蚀剂与无机阴离子和阴离子表面活性剂的协同作用。 结果表明,硫脲基烷基咪唑啉季铵盐类的缓蚀效果明显优于烷基咪唑啉季铵盐类,硫脲基羊脂酸咪唑啉缓蚀剂的缓蚀率可达98.3%。 当以羊脂酸、二乙烯三胺、氯化苄和硫脲为原料合成的硫脲基烷基咪唑啉型季铵盐化合物与I-质量比为1∶1复配时,缓蚀效果最佳,比单独使用硫脲基烷基咪唑啉季铵盐化合物的缓蚀率提高了1.5%。     

咪唑啉缓蚀剂在Fe(001)表面吸附行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了5种不同烷基链长的咪唑啉类缓蚀剂在Fe(001)表面的吸附行为和成膜机制,并对其缓蚀机理进行了深入分析.研究结果表明:咪唑啉分子的极性头基会吸附在金属表面上,而烷基碳链则背离金属表面,并通过自身的扭转形变实现稳定吸附;随着烷基链长的增加,缓蚀剂与金属基体的结合强度逐渐增加,所形成缓蚀剂膜的致密性也逐渐增大;致密的缓蚀剂膜能有效地阻碍腐蚀介质向金属表面扩散,从而达到延缓金属腐蚀的目的.5种缓蚀剂缓蚀性能的理论评价结果与实验结果吻合.     

抑制Q235钢CO2腐蚀的气液双相咪唑啉衍生物缓蚀剂的缓蚀行为

采用失重法、交流阻抗(EIS)及傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)等表面分析测试方法首次研究了硫脲基咪唑啉衍生物(TAI)作为抑制CO₂腐蚀的气液双相缓蚀剂的缓蚀行为. 结果表明, 该硫脲基咪唑啉缓蚀剂能有效地抑制Q235 钢在气液双相中的CO₂腐蚀. AFM测试结果表明该缓蚀剂能显著地降低碳钢表面的腐蚀破坏, 并且由于碳钢表面形成的缓蚀剂吸附膜的疏水作用,可在AFM探头和碳钢表面之间检测到更大的粘附力, 而探针与试样表面之间的长程静电斥力在气相中增加,在液相中由于表面电荷的屏蔽效应而减小. XPS和FT-IR 光谱测试表明液相中和气相中在碳钢表面形成吸附膜的缓蚀剂成分分别是硫脲基咪唑啉衍生物和其酸水解产物——酰胺. 以上结果也进一步证实了咪唑啉衍生物在酸性溶液中的水解机理.     

新型咪唑啉缓蚀剂缓蚀性能的理论与实验研究

采用量子化学计算与分子动力学模拟相结合的方法, 对1-(2-氨基-硫脲乙基)-2-十五烷基咪唑啉(A)、1-(2-甲基-硫脲乙基)-2-十五烷基咪唑啉(B)、1-(2-苯基-硫脲乙基)-2-十五烷基咪唑啉(C)三种新设计的咪唑啉类缓蚀剂抑制H₂S, CO₂腐蚀的缓蚀性能进行了理论研究, 并通过失重法和电化学极化曲线法进行了实验验证. 理论计算结果表明, 三种分子都具有较强的反应活性, 反应活性区域集中在咪唑环和亲水支链上, 其中C分子的反应活性最强|与金属表面发生吸附时, 分子上的咪唑环和亲水支链上的极性官能团优先吸附, 分子在Fe表面的吸附稳定性按C, A, B的顺序逐渐减弱. 失重法和电化学极化曲线法实验结果显示, 三种缓蚀剂在H₂S, CO₂共存的腐蚀介质中对Q235钢均具有良好的缓蚀作用, 最高缓蚀效率都在87%以上. 三种新型缓蚀剂的缓蚀效率大小顺序为: C＞A＞B, 理论分析与实验结果相吻合.     

新型咪唑啉化合物在H_2S/CO_2共存条件下对Q235钢的缓蚀性能

合成了一种新型咪唑啉化合物1-(2-氨基-硫脲乙基)-2-十五烷基-咪唑啉(IM-S),并通过失重法、电化学方法及扫描电镜等研究了IM-S在H2S/CO2共存条件下对Q235钢的缓蚀性能,探讨了其在Q235钢表面的吸附行为.结果显示,IM-S具有较好的抗H2S、CO2腐蚀能力,能同时抑制碳钢腐蚀的阴、阳极反应过程,最高缓蚀效率可达92.74%.缓蚀剂在Q235钢表面呈单分子层吸附,属于以化学吸附为主的混合吸附.最后采用量子化学方法对IM-S的缓蚀机理做了进一步分析.     

咪唑啉衍生物与硫脲之间的缓蚀协同效应研究

应用失重法、动电位扫描法、X射线光电子能谱(XPS)研究了咪唑啉缓蚀剂和硫脲复配后对碳钢在CO2盐水溶液中的缓蚀协同作用.实验表明,咪唑啉和硫脲之间存在着良好的协同效应,二者复合后对CO2腐蚀有较好的抑制作用.经XPS检测,试样表面吸附膜有N、S元素存在,而且,于接近基体处,S元素含量相对较高;而在溶液界面处,则N元素含量较高.据此推断缓蚀剂和硫脲在钢样表面可能形成"包含络合物",从而使缓蚀剂膜更加致密,缓蚀效果也更好.     

改性咪唑啉类缓蚀剂缓蚀机理的分子模拟

基于密度泛函理论和分子动力学分别研究了油酸咪唑啉(C17)、季铵化改性咪唑啉(QI)和环氧乙烷改性咪唑啉(EOI)的反应活性、吸附方式、吸附强度和最优吸附构型,揭示了3种缓蚀剂的缓蚀机理.结果表明:3种缓蚀剂分子的反应活性区域主要分布在咪唑环、头基的N原子以及苯环上;3种缓蚀剂分子的缓蚀能力大小为QIEOIC17;根据缓蚀剂与金属成键原子态密度可知,咪唑环中N原子的s轨道和p轨道与Cu原子的d轨道发生杂化耦合,形成化学键.本文评价了3种咪唑啉类缓蚀剂的缓蚀性能,明确了咪唑啉类缓蚀剂的缓蚀机理,提供了一种高效的缓蚀剂设计、评价和筛选思路.     

1-(2-羟乙基)-2-烷基-咪唑啉缓蚀剂缓蚀机理的理论研究

采用量子化学计算、分子动力学模拟和分子力学相结合的方法, 对6种不同烷基链长的1-(2-羟乙基)-2-烷基-咪唑啉缓蚀剂抑制H2S腐蚀的缓蚀机理进行研究, 并对其缓蚀性能进行评价. 前线轨道分布和Fukui指数表明, 6种缓蚀剂分子的反应活性区域均集中在分子的咪唑环上, 3个反应活性中心分别位于咪唑环上的N(4), N(7)和C(8)原子, 可使咪唑环在金属表面形成多中心吸附. 分子的反应活性及活性区域分布对烷基链长并不敏感. 单分子吸附能、膜的内聚能、吸附角和链间距的计算数据显示, 缓蚀剂膜的稳定性以及膜与金属基体的结合强度随链长的增加而增大; 当正构烷基碳链长度大于13时, 缓蚀剂可在金属表面形成一层高覆盖度、致密的疏水膜, 能有效阻碍溶液中的腐蚀介质向金属表面扩散, 从而达到阻碍或延缓腐蚀的目的.     

流动条件下两种不同亲水基团咪唑啉型缓蚀剂的缓蚀性能

选择了两种含有不同亲水基团的咪唑啉型缓蚀剂, 即1-胺乙基-2-十一烷基咪唑啉(AEI-11)和1-羟乙基-2-十一烷基咪唑啉(HEI-11), 分别在静态及动态条件下,采用失重法、极化曲线法、电化学阻抗谱法研究了上述缓蚀剂对N80钢在CO2饱和的3%(w)NaCl溶液中的缓蚀性能. 研究结果表明, 无论在静态和动态条件下, HEI-11均表现出更佳的缓蚀性能, 即咪唑啉型缓蚀剂的缓蚀性能与亲水基团的极性成正比; 在流动条件为5 m·s-1时, 缓蚀剂的缓蚀效率显著降低. 为了进一步研究缓蚀剂的缓蚀性能与其结构的关系, 运用量子化学法计算了缓蚀剂的EHOMO(最高占有分子轨道)、ELUMO(最低空分子轨道), 结果表明缓蚀剂的缓蚀效率与EHOMO成正比, 与ELUMO及ELUMO与EHOMO的差值驻E成反比.     

咪唑啉衍生物缓蚀剂对碳钢在CO2盐水中的缓蚀机理

采用极化曲线和交流阻抗研究新合成咪唑啉衍生物缓蚀剂对碳钢在饱和CO2盐水中的缓蚀性能和机理. 计算了缓蚀效率和热力学参数. 缓蚀效率随着缓蚀剂浓度增大而增加, 但随着温度增加先增加后降低. 咪唑啉衍生物在碳钢表面的吸附符合Langmuir等温式. 电化学结论由量子化学计算补充说明.     

2种癸二酸咪唑啉季铵盐的合成及缓蚀性能评价

合成了2种癸二酸咪唑啉季铵盐癸二酸-水杨酸咪唑啉季铵盐(SSAI)和癸二酸咪唑啉季铵盐(SAI),并采用失重法和电化学方法研究了这2种咪唑啉季铵盐对N80钢在1 mol/L HCl溶液中的缓蚀性能和吸附行为。 结果表明,在1 mol/L HCl溶液中这2种化合物对N80钢均有较好的缓蚀作用,缓蚀效率大小顺序为SSAI＞SAI。 SSAI和SAI均为混合偏阳极型缓蚀剂。 2种化合物在N80钢表面的吸附服从Langmuir吸附等温式,属于化学吸附。     

Extract sarampa wood (Xylocarpus Moluccensis) as an eco-friendly corrosion inhibitor for mild steel in HCl 1M

Plant extracts are currently being used as eco-friendly corrosion inhibitors. In this study, the inhibitive performance of Xylocarpus Moluccensis extract (XME) was used as an eco-friendly corrosion inhibitor for the first time. The extract was studied using electrochemical measurement on mild steel in 1M HCl. Results from FIR and phytochemical confirmed that Xylocarpus Moluccensis extract contains compound hydroxyl group, phenolic, and flavonoid content which can be used as a corrosion inhibitor. The inhibition efficiency was determined using Tafel polarization and electrochemical impedance spectroscopy and showed 68% efficiency in 500 ppm. Langmuir adsorption isotherm was used to determine the adsorption mechanism of XME. Surface characterization (AFM) was also used to study the surface morphology of protective film inhibitors.     

咪唑啉衍生物在含CO_2的模拟深层气井水溶液中缓蚀机理(英文)

应用电化学弱极化法和原子力显微镜(AFM)研究了咪唑啉衍生物类缓蚀剂在模拟深层气井水溶液中对碳钢的二氧化碳腐蚀的抑制效果和缓蚀作用机理.结果表明,在不同的实验温度下,该缓蚀剂均具有较好的缓蚀性能,属于以抑制阳极为主的混合型缓蚀剂.该咪唑啉衍生物在碳钢表面上的吸附遵从Langm iur方程.计算了该腐蚀体系热力学参数(ΔH°、ΔG°和ΔS°)以及腐蚀反应的活化能(Ea)和指前因子(A),并解释了实验结果.     

Study of the Synergistic Effect Between Corrosion Inhibitors by Using Fractional Free Volume

The fractional free volumes(FFVs) of the adsorption films formed with different ratios of dipropargyl methoxythiourea imidazoline(DPFTAI) and pyridine quaternary ammonium salt(16BD) were calculated by simulation to determine their synergistic corrosion inhibition effect. The results suggest that the composite corrosion inhibitor at the molar ratio between DPFTAI and 16BD of 4:1 gives the best corrosion inhibition effect. This simulation method to predict the synergistic effect between corrosion inhibitors was further validated by mass loss and electrochemical experiments. This finding delivers valuable understandings of inhibition mechanism of corrosion inhibitors.     

绿色聚天冬氨酸复配缓蚀剂对A3碳钢的缓蚀抑雾作用

采用失重法和极化曲线法研究了聚天冬氨酸(PASP)和十二烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)复配对A3碳钢在6mol·L-1HCl腐蚀介质中的协同吸附行为及缓蚀抑雾作用.结果表明:复配缓蚀剂可有效抑制A3碳钢在HC1介质中的腐蚀,当PASP浓度为20g·L-1,缓蚀率可达94%,抑雾率83%;随着温度的升高,复配缓蚀剂的缓蚀性能下降.复合缓蚀剂在钢表面的吸附符合校正的Langmuir模型,吸附过程为放热、熵减的自发过程;复配体系属于阳极型缓蚀剂.     

Effect of chemical structure of hydroxyethyl imidazolines inhibitors on the CO2 corrosion in water–oil mixtures

The corrosion inhibition of oleic, coconut, and stearic acid modified hydroxyethyl imidazolines on 1018 carbon steel was evaluated by using potenthiodynamic polarization curves, linear polarization resistance, and electrochemical impedance spectroscopy techniques. Solutions included deaerated CO₂ saturated 3% NaCl with and without Diesel at 50 °C. Regardless of the presence of diesel, the corrosion rate was decreased with the addition of the inhibitors, but the time to reach a steady state was longer than when the oily part, i.e., diesel, was present. This was because the inhibitors are oil soluble, and with diesel, they are more easily transported towards the metal surface. With diesel, the formed film seems to be more stable and protective, not allowing the electrolyte to corrode the sample increasing the efficiency values up to 87 and 94%. The most efficient inhibitors were the coconut type fatty acid hidroxyethyl imidazoline because the formed film was much more stable from the beginning of the test, whereas the least efficient was the stearic acid modified hydroxyethyl imidazoline.