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碳钢由于其活泼的化学性质,在腐蚀介质尤其是盐酸酸洗介质中,容易遭受腐蚀反应,从而造成巨大的经济损失和危害。因此,对碳钢材料采取有效的保护是十分有必要且具有重大意义的。在碳钢所处的腐蚀性环境介质中加入缓蚀剂是一种便捷、有效的保护方法。目前,在盐酸介质中,有效的碳钢缓蚀剂一般是含有N、O、S、P等极性基团或者是含有芳香环的有机化合物。然而,大多数有机化合物存在一定的环境污染和健康危害。所以,开发一种绿色环保、无毒无害、实用高效的缓蚀剂是大势所趋。本论文是以绿色环保的咪唑(IMI)和四种不同分子量(分子量分别为200、350、750、1500)的聚乙二醇单甲醚(MPEGn)为主要原料,利用氯乙酸对聚乙二醇单甲醚的羟基链端进行羧甲基化反应,合成聚乙二醇单甲醚羧酸(MPECn);进一步利用咪唑对其羧酸链端进行酰胺化反应,得到了咪唑基聚乙二醇单甲醚MPECn-IMI(MPEC-IMI(200),MPEC-IMI(350),MPEC-IMI(750),MPEC-IMI(1500))碳钢缓蚀剂。对合成的四种缓蚀剂通过傅里叶红外变换光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(~1H-NMR)进行了结构表征;通过静态失重法、电化学方法、SEM表面形貌分析等评价其在0.5M HCl溶液中对Q235碳钢的缓蚀性能同时进行缓蚀机理的探讨。实验结果表明:在相同的浓度条件下,四种缓蚀剂分子随其聚乙二醇链的增长,对碳钢的缓蚀剂率增加;并且在各自最佳浓度条件下对应的缓蚀率遵循MPEC-IMI(200)(300 mg/L:IE%=88.85%)＜MPEC-IMI(350)(70 mg/L:IE%=89.07%)＜MPEC-IMI(750)(70 mg/L:IE%=91.35%)＜MPEC-IMI(1500)(50 mg/L:IE%=92.88%)的顺序。通过对MPECn-IMI分子缓蚀机理的探讨发现,四种缓蚀剂分子都是通过在碳钢表面发生物理和化学吸附作用形成保护膜,阻碍碳钢表面的腐蚀反应,以此来达到对碳钢的保护作用;吸附类型基本上都服从Langmuir单层吸附且随着四种缓蚀剂分子链的增长,其在碳钢表面的吸附作用越强。除了实验室方法,还借助了理论计算方法(量子化学计算和分子动力学模拟)对四种缓蚀剂分子进行了缓蚀机理的探讨。理论数据显示,四种缓蚀剂分子在碳钢表面均具有较高的反应活性和较强的吸附作用;并且其与碳钢表面的相互作用力和对碳钢的缓蚀率随着分子链长的增长而增加,这与实验结果形成了很好的印证。