酸化缓蚀剂含羟基双季铵盐的合成及性能评价

根据季铵化反应原理,以喹啉和1,3-二氯-2-丙醇合成了一种含羟基双季铵盐酸化缓蚀剂(BQ-1)。用红外光谱对其结构进行了表征,采用静态失重法和电化学测试研究了该缓蚀剂在15%HCl溶液中对N80钢的缓蚀性能。结果表明,该缓蚀剂具有明显的腐蚀抑制能力,在15%HCl、90℃下,5mmol/L该缓蚀剂对N80钢片的缓蚀率达96%以上,缓蚀性能优良;此外,该缓蚀剂是一种混合型缓蚀剂,在N80钢片表面的吸附作用符合Langmuir等温吸附规律。表面分析试验(SEM和EDS)验证了缓蚀剂分子在N80钢片表面确实形成了一层保护膜。     

一种新型的咪唑啉类缓蚀剂CPA-1对N80钢在CO2环境下的缓蚀性能评价

目的考察一种新型的咪唑啉类缓蚀剂CPA-1对N80钢在CO_2环境下的缓蚀性能。方法通过失重法、电化学阻抗谱和极化曲线,研究了在不同温度下缓蚀率和缓蚀剂浓度之间的关系,利用扫描电子显微镜和扫描电化学显微镜对表面形貌进行了观察分析,根据等温吸附模型研究了咪唑啉缓蚀剂在N80钢表面的吸附类型。结果失重结果表明,缓蚀剂的缓蚀效率随浓度的增大而升高,当温度为40℃、缓蚀剂质量浓度为250 mg/L时,缓蚀率达到95%;温度升高至80℃时,缓蚀率下降至87%。电化学试验表明,咪唑啉类缓蚀剂对阴极和阳极反应均有抑制作用。表面形貌分析表明,缓蚀剂能有效改善金属表面的腐蚀程度。结论咪唑啉类缓蚀剂CPA-1属于混合型缓蚀剂,对N80钢具有较好的缓蚀性能。缓蚀机理为通过吸附方式在金属表面形成一层吸附膜抑制金属腐蚀,吸附方式遵循Langmuir吸附等温模型,物理吸附和化学吸附均会在金属表面发生。     

曼尼希碱缓蚀剂在盐酸中对N80钢缓蚀性能

目的制备一种新型曼尼希碱缓蚀剂并研究其性能。方法利用失重法研究缓蚀剂缓蚀效率与缓蚀剂的质量浓度、盐酸质量分数、腐蚀温度、腐蚀时间的关系,确定缓蚀剂的吸附曲线。通过动电位极化曲线法和交流阻抗法研究缓蚀剂的综合性质。利用扫描电镜观察腐蚀前后N80钢片的表面形态。结果缓蚀剂缓蚀效率随缓蚀剂添加量的增大而增大,随测试温度的升高而下降,随盐酸质量分数的升高先增大后减小,随腐蚀时间的延长先增大后减小。60℃时,在质量分数为15%盐酸中浸入4 h、缓蚀剂添加量在1.0 g/L的条件下,缓蚀剂缓蚀效率为99.18%,腐蚀反应的活化能由56.34 k J/mol提高到了86.54 k J/mol。缓蚀剂在N80钢表面符合Langmiur吸附模型,吸附吉布斯自由能为-29.94 k J/mol。极化实验结果显示该缓蚀剂为以阴极抑制为主的混合型缓蚀剂。阻抗谱图显示添加缓蚀剂后,阻抗明显增大。扫描电镜结果显示缓蚀剂有效抑制了盐酸对N80钢片的腐蚀。结论所制备的缓蚀剂在质量分数为15%的盐酸中对N80钢片有良好的缓蚀效果。     

酸性溶液中双子表面活性剂对金属锌的缓蚀性能

采用失重法和电化学方法研究了双子表面活性剂在1mol/L HCl溶液中对锌的缓蚀性能,通过对吸附热力学和腐蚀动力学参数的计算,探讨了缓蚀机理。结果表明:[C12-4-C12im]Br2在盐酸溶液中对锌具有较好的缓蚀作用,是一种混合型缓蚀剂。缓蚀率随着缓蚀剂加入量的增加而增大,随着温度的升高而减小。该缓蚀剂在锌表面的吸附符合Langmuir吸附等温式,吸附过程是自发的,同时兼有物理和化学吸附。     

一种苯胺类席夫碱对N80钢在盐酸介质中的缓蚀性能

合成了一种席夫碱:4-氯-N-[(吡啶-4基)-亚甲基]苯胺(CNP),并采用失重法、电化学阻抗谱和动电位极化曲线等,研究了CNP对N80钢在1mol/L HCl溶液中的缓蚀性能。结果表明,在1mol/L HCl溶液中,当缓蚀剂摩尔浓度为1.0mmol/L时,缓蚀率达到86.17%。其在N80钢表面吸附满足Langmuir吸附等温式,是一种混合型缓蚀剂。     

新型希夫碱酸化缓蚀剂在不同温度盐酸介质中对N80钢的缓蚀性能

制备了一种新型希夫碱缓蚀剂1-苯基-3-(1-环己胺)-1-丙烯(PCP),通过失重法、动电位极化扫描、电化学阻抗和扫描电镜等方法,研究了其在不同温度下对油套管钢N80钢的缓蚀性能。结果表明,该酸化缓蚀剂对N80钢在盐酸溶液中具有很好的缓蚀性能,属于混合型缓蚀剂,温度对其缓蚀效率的影响较小。     

HJ曼尼希碱缓蚀剂的合成及其性能

采用糠醛、苯乙酮和水合肼合成了HJ曼尼希碱缓蚀剂。通过静态失重法和电化学方法评价了该缓蚀剂对N80钢的缓蚀性能。静态失重法表明,N80钢片在加有1.0%(质量分数)HJ曼尼希碱的15%(体积分数,下同)盐酸溶液中的腐蚀速率为0.623 5g·m~(-2)·h~(-1),远低于SY/T5405-1996标准中的一级标准。电化学测试结果表明,该缓蚀剂是以抑制阳极腐蚀过程为主的混合型缓蚀剂。该缓蚀剂在N80钢表面上的吸附行为服从Langmiur吸附等温式。     

曼尼希碱缓蚀剂的合成及其缓蚀效果

以甲醛、苄叉丙酮、对甲基苯胺为原料,通过曼尼希反应,制备了一种新型的曼尼希碱缓蚀剂(MHX),并采用正交试验优化了制备条件。采用静态失重法、电化学测试及分子动力学模拟的方法,研究了MHX添加量对N80钢片在HCl溶液中缓蚀效果的影响。结果表明：在90℃、添加1%MHX的20%HCl溶液中,N80钢片的腐蚀速率为2.6 g·m^-2·h^-1,缓蚀率为99.63%;该缓蚀剂是一种以抑制阳极为主的混合型缓蚀剂,可以大幅降低腐蚀电流密度,提高电极阻抗;MHX能够在N80钢表面吸附成膜,降低钢表面Fe的损耗,使其表面粗糙度降至93.81 nm; MHX分子在N80钢表面的吸附能为-7.59 eV,能有效取代H₂O分子吸附在金属表面,从而起到缓蚀作用。     

一种双缩水合肼Schiff碱的合成及其酸化缓蚀性能

以水合肼和肉桂醛为原料合成了一种新型Schiff碱酸化缓蚀剂(DCH),用红外光谱法(FI-RT)、化学元素分析法和核磁共振法对其结构进行表征;通过静态失重法和电化学方法考察了其在15%(质量分数,下同)HCl中对N80钢的缓蚀作用。结果表明:DCH是一种混合型酸化缓蚀剂,可在N80钢表面形成保护膜,有效抑制酸液的腐蚀;当DCH加入量为0.75%时,N80钢的腐蚀速率为2.27g·m~(-2)·h~(-1),缓蚀率高达99.81%;DCH在N80钢表面的吸附规律符合Langmuir吸附模型。     

两种曼尼希碱缓蚀剂的缓蚀性能

采用甲醛/苯甲醛、苯乙酮和水合肼为原料分别合成了AJ和BJ两种曼尼希碱缓蚀剂。通过静态挂片失重法、电化学测试法等方法研究了在15%HCl(质量分数)溶液中,这两种缓蚀剂对N80钢的缓蚀性能。结果表明:在15%的HCl溶液中,AJ和BJ缓蚀剂对N80钢具有良好的缓蚀作用,且BJ缓蚀剂的缓蚀效果要优于AJ缓蚀剂的;两种缓蚀剂均为阳极型缓蚀剂,都能自发吸附在N80钢表面,其行为均符合Langmuir吸附等温式。     

Fe3+对双曼尼希碱(DM)缓蚀性能及吸附行为的影响

目的针对曼尼希碱类缓蚀剂使用工况恶劣、影响因素复杂的情况,以单曼尼希碱为中间体,合成双曼尼希碱缓蚀剂(DM)。方法采用失重法、电化学方法研究Fe~(3+)对DM缓蚀性能的影响,计算DM在N80钢片表面的吸附热力学与动力学,并探讨Fe~(3+)对DM吸附行为的影响。结果在60℃、腐蚀介质总体积250 mL、缓蚀剂(DM)质量分数1%、盐酸质量分数20%、浸泡时间4 h的条件下,当Fe~(3+)质量浓度小于900 mg/L时,其腐蚀速率小于4 g/(m~2·h),满足SY/T 5405—1996对盐酸酸化缓蚀剂一级品的评价指标;当Fe~(3+)质量浓度大于900 mg/L时,其腐蚀速率仍然小于5 g/(m~2·h),满足盐酸酸化缓蚀剂二级品的评价指标。在1%DM的缓蚀溶液中,ΔG_(ads)=-44.86 k J/mol,当溶液中存在Fe~(3+)时,ΔG_(ads)=-42.56 k J/mol,与未加Fe~(3+)的相比,ΔG_(ads)更趋向于-40 kJ/mol。N80钢在20%盐酸溶液中的Ea值为7.10 kJ/mol,加入1%DM和1%DM+600 mg/L Fe~(3+)时的Ea值分别为25.45、23.90 kJ/mol。加入1%DM时,ΔE_(corr)=50 mV;加入1%DM+600mg/L Fe~(3+)时,ΔE_(corr)=30 mV。结论 N80钢在60℃、20%HCl条件下,DM缓蚀效率高达99.8%,是一种混合型缓蚀剂。在N80钢表面的吸附为混合型吸附,且吸附过程是一个自发、放热的过程,吸附规律服从Langrauir吸附等温式。加入Fe~(3+)后,对DM缓蚀性能起抑制作用,Fe~(3+)并没有改变DM的缓蚀剂类型,且Fe~(3+)通过破坏DM在N80钢表面的化学吸附来降低其缓蚀效率。     

喹啉型双季铵盐酸化缓蚀剂的合成与性能评价

以喹啉和双卤代烃为原料经季铵化反应合成了三种喹啉型双季铵盐酸化缓蚀剂:溴化1,4-二喹啉丁烷(Q-4-Q)、溴化1,6-二喹啉己烷(Q-6-Q)和溴化1,8-二喹啉辛烷(Q-8-Q),采用核磁共振氢谱对其结构进行表征。采用失重法,电化学方法和SEM等方法研究了三种产物在15%HCl溶液中对N80钢的缓蚀性能。结果表明,Q-8-Q的缓蚀性能最佳;双季铵盐Q-8-Q与肉桂醛(CA)最佳复配比为cQ-8-Q∶cCA=1∶1。在15%HCl,90℃条件下,6mmol/L该复配缓蚀剂对N80钢片的缓蚀率达99.79%,缓蚀性能优良;缓蚀剂分子在N80钢片表面形成一层保护膜;该复配缓蚀剂能有效抑制酸液对N80钢表面的腐蚀,是一种以抑制阴极反应为主、属"负催化效应"作用机理的混合型缓蚀剂。     

CO_2环境中咪唑啉缓蚀剂ZC-1对N80钢的缓蚀性能评价

采用失重法和极化曲线测试法评价了咪唑啉型缓蚀剂ZC-1在CO_2环境中对N80钢的缓蚀性能。结果表明:缓蚀剂ZC-1加量为200mg/L时,对N80钢具有良好的缓蚀效果,缓蚀率可达96%;温度高于60℃,随着CO_2分压的增大和温度的升高,腐蚀速率呈降低趋势;ZC-1是一种以阳极抑制为主的吸附型缓蚀剂,与杀菌剂和破乳剂有很好的配伍性。     

盐酸介质中苯并三氮唑衍生物的缓蚀机理研究

利用微波促进合成了5种苯并三氮唑衍生物,利用失重法和电化学方法研究了其在50℃、5%盐酸中对N80钢的缓蚀效果,并利用电化学方法重点讨论了吗啉甲基苯三唑的缓蚀行为.结果表明,合成的5种衍生物对实验条件下的N80钢有较好的缓蚀效果,属于吸附型缓蚀剂;吗啉甲基苯三唑为混合控制型缓蚀剂,其对N80钢的缓蚀作用属于几何覆盖效应,符合Langmuir吸附等温式. 页     

新型希夫碱酸化缓蚀剂的合成及性能评价

以苯胺和芳香醛为原料,通过Schiff反应合成了一种新型希夫碱酸化缓蚀剂ACR-1。采用静态失重法研究了盐酸浓度、腐蚀温度和缓蚀剂浓度对该缓蚀剂缓蚀效果的影响,并对该缓蚀剂在钢片表面的吸附模型进行了探讨;通过电化学法研究了该缓蚀剂的电化学机理。静态挂片失重法表明,腐蚀温度为90℃,腐蚀时间为4h,在ACR-1浓度为1.0%的15%盐酸溶液中,N80钢片的腐蚀速率为1.6733g.m-2.h-1,完全可以满足石油行业标准SY/T 5405-1996一级缓蚀剂产品的指标(3～4g.m-2.h-1);等温吸附行为研究结果表明,该缓蚀剂分子能自发的吸附在N80钢表面上,其在N80钢表面的吸附符合Langmuir单分子吸附模型;电化学法研究表明,ACR-1是一种以抑制阳极反应过程为主的混合型缓蚀剂,属于"几何覆盖效应"模型,并且可以在N80试片表面形成明显的保护性膜层,有效地抑制了试片在酸液中的腐蚀。     

双缩乙二胺Schiff碱的合成及其酸化缓蚀性能

以乙二胺和芳香醛为原料合成了乙二胺双缩肉桂醛(NDCE)、乙二胺双缩苯甲醛(NDBE)、乙二胺双缩水杨醛(NDSE)和乙二胺双缩对二甲胺基苯甲醛(NDDE)四种双缩Schiff碱缓蚀剂,用元素分析和红外分析对其结构进行了表征,并采用静态失重法和电化学法研究了90℃时它们在15%(质量分数,下同)HCl中对N80钢的缓蚀性能。结果表明:NDCE的缓蚀效果最好,当NDCE的加量为0.75%时,缓蚀率达到99.17%,且NDCE在N80钢片表面的吸附行为符合Langmuir吸附等温模型;NDCE是一种混合型酸化缓蚀剂,在N80钢表面形成了一层保护膜,有效抑制了酸液对N80钢的腐蚀。     

肉桂酸咪唑啉化合物对N80钢在盐酸介质中缓蚀性能的研究

目的研究肉桂酸咪唑啉缓蚀剂在酸性介质中对N80钢的缓蚀性能。方法以肉桂酸和羟乙基乙二胺为原料,氧化铝为催化剂,采用溶剂法合成了肉桂酸咪唑啉化合物,利用紫外光谱和红外光谱等分析了产物的分子结构,利用静态失重法、动电位极化和交流阻抗等方法研究了咪唑啉缓蚀剂在盐酸介质中对N80钢的缓蚀性能,并对其缓蚀机理进行了初步探讨。结果静态失重法结果表明,缓蚀效率与缓蚀剂的质量浓度有关,当产物的质量浓度达到400 mg/L时,缓蚀效率趋于平稳,可达86.9%。腐蚀速率随着温度的增加而增加,温度在30~50℃时,咪唑啉具有良好的缓蚀效率。极化曲线研究结果表明,该缓蚀剂是控制阳极反应为主的混合型缓蚀剂,作用类型是几何覆盖效应。交流阻抗研究结果表明,该缓蚀剂对碳钢在盐酸介质中的腐蚀有明显的抑制作用,缓蚀效率随着缓蚀剂的质量浓度的增大而增大。结论肉桂酸咪唑啉是一种有效的缓蚀剂,能够明显抑制N80钢在盐酸介质中的腐蚀。     

一种增强型曼尼希碱酸化缓蚀剂的合成及其性能

以乙二胺、多聚甲醛和苯乙酮为原料经曼尼希反应合成了乙二胺双曼尼希碱盐酸盐,并合成了2-苯甲酰基-3-羟基-1-丙烯(BAA)和3-羟基苯丙酮,使用核磁共振氢谱分别对其结构进行了表征。三者复配得到增强型酸化缓蚀剂,采用静态失重法,电化学方法和SEM观察等研究了复配缓蚀剂在15%HCl溶液中对N80钢的缓蚀性能。结果表明:在90℃、15%HCl溶液中加入0.1%复配缓蚀剂,N80钢片的腐蚀速率为2.316 2g·m~(-2)·h~(-1),即达到一级标准(SY/T 5405-1996)。此外,该缓蚀剂是一种混合型缓蚀剂,在N80钢片表面的吸附作用符合Langmuir等温吸附规律。表面分析试验(SEM和EDS)验证了缓蚀剂分子在N80钢片表面形成了一层保护膜。     

丙二胺型双曼尼希碱酸化缓蚀剂的缓蚀性能

将1,2-丙二胺和1,3-丙二胺分别与多聚甲醛和苯乙酮反应,制备出1,2-丙二胺型双曼尼希碱(BTM-2)和1,3-丙二胺型双曼尼希碱(BTM-3)两种缓蚀剂。采用常压静态挂片失重试验和电化学测试,分析了缓蚀剂添加量对15%HCl溶液中N80钢缓蚀效果的影响,并采用量子计算方法,进一步探讨了其缓蚀机理。结果表明：BTM-2和BTM-3均具有明显的缓蚀效果,BTM-2的缓蚀效果优于BTM-3的;BTM-2与BTM-3缓蚀剂分子均在N80钢表面产生了物理吸附和化学吸附的组合吸附作用,形成了一层吸附膜,其吸附作用符合Langmuir吸附等温模型,量子化学计算结果与试验结果一致。     

改性咪唑啉缓蚀剂抗H2S/CO2腐蚀性能研究

本文在合成1-(2-氨乙基)-2-十五烷基咪唑啉(A)的基础上,利用硫代氨基脲对其进行改性,制备了一种1-(2-氨基-硫脲乙基)-2-十五烷基咪唑啉(B)新型缓蚀剂。通过失重法和电化学方法研究了A、B两种缓蚀剂在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,改性后的缓蚀剂B具有更优的抗H2S、CO2腐蚀的缓蚀性能,最高缓蚀效率在92%以上。两者在Q235钢表面均是单分子层吸附,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两种缓蚀剂的缓蚀机理进行了分析。