分子结构对咪唑啉缓蚀剂膜在Q235钢表面生长和衰减规律的影响

采用弱极化法、电化学阻抗谱等手段研究了烷基咪唑啉和硫脲基烷基咪唑啉缓蚀剂对Q235钢在饱和CO2盐溶液中的缓蚀行为变化, 探讨了吸附膜的形成与衰减规律. 结果表明, 烷基咪唑啉和硫脲基烷基咪唑啉缓蚀剂都是以控制阳极过程为主的混合界面型缓蚀剂. 在85 ℃下, 烷基咪唑啉成膜相对较慢, 吸附能力较弱, 容易发生脱附; 而硫脲基的引入, 使得硫脲基烷基咪唑啉缓蚀剂溶液存在自动修复能力, 增强了咪唑啉环的吸附性能, 提高了缓蚀剂的缓蚀性能; 硫脲基烷基咪唑啉水解开环后, 成膜性能下降, 膜寿命和缓蚀效率也大大降低. 最后采用量子化学计算对上述结论进行了验证和解释.     

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.     

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%。     

咪唑啉衍生物缓蚀剂的定量构效关系及分子设计

采用量子化学密度泛函理论(DFT)及线性回归分析方法, 对十一烷基咪唑啉衍生物缓蚀剂抗H2S、CO2腐蚀性能进行了定量构效关系(QSAR)研究. 通过回归分析, 筛选出了影响缓蚀剂缓蚀性能的主要因素, 建立了QSAR模型, 并使用留一法交叉验证对模型的稳定性及预测能力进行了分析. 结果表明, 电子转移参数△N、咪唑环上非氢原子静电荷之和∑Qring及分子极化率α对咪唑啉类缓蚀剂的缓蚀性能有很大的贡献, 所得模型的拟合相关系数(R2)和交叉验证相关系数(q2)分别为0.924 和0.917, 模型对此类缓蚀剂抗H2S、CO2腐蚀性能具有较好的预测效果. 应用QSAR研究结果进行了分子设计, 在理论上提出了一些具有较高抗H2S、CO2腐蚀性能的新型咪唑啉衍生物, 为实验工作者合成新型缓蚀剂提供理论参考.     

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.     

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。     

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.     

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.     

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.     

咪唑啉酰胺在电偶电极表面的吸附行为

采用原子力显微镜技术研究了有机阳离子缓蚀剂(咪唑啉酰胺)在电偶电极表面的吸附行为, 并探讨了其腐蚀抑制机理. 结果表明, 金属表面的过剩电荷较大地影响缓蚀剂分子的吸附行为. 在1%的NaCl溶液中, 碳钢电极表面带有过剩的负电荷；不锈钢电极表面带有过剩的正电荷；碳钢电极和不锈钢电极耦合后, 其表面分别带有过剩的正电荷和负电荷. 在耦合前阳离子缓蚀剂分子仅吸附在碳钢表面, 耦合后缓蚀剂分子在偶对的阴极(不锈钢)和阳极(碳钢)表面均有吸附, 但缓蚀剂分子在碳钢表面的吸附强度和覆盖度较之耦合前降低, 缓蚀剂的腐蚀抑制能力减弱.     

模拟混凝土孔隙液中D-葡萄糖酸钠复合缓蚀剂对钢筋的阻锈作用

应用电化学技术, 结合扫描电子显微镜(SEM)观测, 研究D-葡萄糖酸钠、钼酸钠和硫脲三组分复合缓蚀剂对模拟混凝土孔隙液中钢筋腐蚀行为的影响及其阻锈作用. 结果表明: 在含3.5% (w) NaCl的模拟混凝土孔隙液中, 复合缓蚀剂具有协同效应, 对钢筋有良好的阻锈作用. 当D-葡萄糖酸钠、钼酸钠和硫脲浓度分别为750、250和500 mg·L^-1时, 对钢筋的缓蚀效率可达到94.5%. 应用软硬酸碱(HSAB)理论分析缓蚀机理, 可认为三组分复合缓蚀剂在钢筋表面共同形成保护膜而阻止钢筋的腐蚀.     

2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉在柠檬酸溶液中对碳钢的缓蚀作用

采用失重实验、极化曲线和交流阻抗等方法研究了缓蚀剂2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉在质量分数为2%柠檬酸溶液中对碳钢的缓蚀性能。 失重实验表明,该缓蚀剂在柠檬酸溶液中能够有效地抑制碳钢的腐蚀,当其质量分数为0.4%时,缓蚀效率达到86.4%。 极化曲线表明,该缓蚀剂为混合型缓蚀剂,Nyquist图中单一的容抗弧变化表明碳钢电极表面的腐蚀过程主要由电荷转移步骤控制。 该缓蚀剂的吸附行为符合Langmuir吸附等温式,吸附机理是介于物理吸附和化学吸附之间的一种吸附。     

咪唑啉衍生物在H_2S水溶液中的腐蚀抑制机理(英文)

使用失重法和电化学极化技术研究了咪唑啉衍生物在H2S水溶液中对碳钢腐蚀的抑制机理.结果表明:咪唑啉衍生物能有效抑制H2S的腐蚀,属于阴极型缓蚀剂.咪唑啉衍生物在金属表面上的吸附符合Langmuir等温吸附,温度越高,越有利于吸附.加入缓蚀剂后,降低了腐蚀反应的活化能和指前因子,而指前因子是腐蚀反应的决定因素,因此缓蚀剂的加入能降低腐蚀速率.     

具有表面活性的杂环缓蚀剂的合成及性能评价

以2-氨基苯并咪唑、氰尿酰氯、正己胺以及N,N-二甲基-1,3-丙二胺为原料,合成一种具有表面活性的杂环类缓蚀剂。通过测定含不同浓度缓蚀剂的盐酸溶液的表面张力来研究其表面性能。采用失重法和动电位极化及电化学阻抗谱方法考察了其与2-氨基苯并咪唑在盐酸介质中对碳钢的缓蚀行为,并通过扫描电镜观察了腐蚀碳钢试片的外貌形态。结果表明,表面活性以及多活性吸附中心的引入提高了缓蚀剂在碳钢表面的吸附能力,合成的缓蚀剂的缓蚀性能比2-氨基苯并咪唑有显著提高。在实验范围内,缓蚀剂的缓蚀效率随浓度增大而提高,电化学测试表明其为一种混合型缓蚀剂。     

2-巯基苯并噻唑对铜缓蚀行为的表面增强红外光谱研究

2-巯基苯并噻唑(MBT)是Cu的高效缓蚀剂,但是缓蚀机理存在较大争议.本文通过电化学极化曲线从宏观角度对缓蚀效率进行评估,并利用原位衰减全反射-表面增强红外光谱技术结合理论计算研究了电位控制下的微观吸附构型.结果表明:在较高电位(大于0 V,相对饱和甘汞电极(SCE))下,MBT和金属Cu之间发生电子转移,MBT以硫醇式的环外S和N与金属Cu(I)离子配位在表面形成聚合物膜;在较低电位(小于0 V,vs SCE)下,MBT通过环外S原子以硫醇离子形式在金属Cu表面直立吸附.表面膜阻止了腐蚀介质的侵蚀,起到了较好的缓蚀效果.