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咪唑啉基缓蚀剂是近些年来研究的热点并广泛应用于石油化工、金属防腐、酸洗除锈、油井酸化等工业。该类缓蚀剂具有优异的缓蚀性能,无特殊的刺激气味,热稳定性好,毒性低等特点在国内外油田大量使用。
一般咪唑啉类化合物的合成大都是以脂肪酸和有机胺为起始原料的,这类化合物是在一定的温度一定的条件下酰胺化缩合脱水成环的,以一种试剂为季铵化试剂。本文对季铵化方法加以改进,先以油酸和二乙烯三胺反应生成咪唑啉环,然后分别加入氯化苄,环氧氯丙烷、1,4-二溴丁烷作为季铵化试剂,三步合成了两种双子(Gemini)咪唑啉化合物DEM(加环氧氯丙烷合成的双子咪唑啉缓蚀剂)和DTM(加1,4-二溴丁烷合成的双子咪唑啉缓蚀剂)。所合成的双子表面活性剂具有分散性好、乳化力好、泡沫性能稳定、表面活性好的特点。通过红外光谱、核磁对合成产物的结构进行了表征,研究了其在水溶液中对苯的乳化力、稳泡能力、亲水亲油平衡值、表面张力。动态激光散射法测试了双子咪唑啉基表面活性剂乳化制备水包油型乳状液的乳胶粒径尺寸,利用双子咪唑啉基表面活性剂作为乳化剂含油酸为分散相。并通过失重法和极化曲线法研究了这两种双子咪唑啉化合物在8%HCl介质溶液中对Q235碳钢的缓蚀性能,并对其缓蚀作用机理进行了初步探讨。同时用静态溶蜡法测试了这两种双子咪唑啉化合物的清蜡速率。将这两种双子咪唑啉缓蚀剂分别与硫脲及无机化合物KI复配,用极化曲线法测试其缓蚀效率。
通过红外光谱、核磁证实了目标产物的生成。结果表明,所合成的双子咪唑啉基表面活性剂具有较好的表面活性,对苯的乳化能力及稳泡性能良好。其乳液稳定,使用温度在25~50℃范围时,O/W的乳液的胶粒尺寸介于216~236nm,是一种性能良好的O/W型乳化剂。所合成的这两种双子咪唑啉化合物DEM和DTM在8%HCl介质溶液中对Q235钢的缓蚀性能效果良好。当双子咪唑啉缓蚀剂DEM的用量为100mg/L时,缓蚀效率可达90%以上,而且随着缓蚀剂浓度的增大缓蚀效率显著提高;而在盐酸腐蚀介质中添加双子咪唑啉缓蚀剂DTM,当缓蚀剂DTM的用量为100mg/L时,缓蚀效率才达到80%以上。用极化曲线测试结果表明,这两种双子咪唑啉化合物的加入均能够对阳极过程具有较强的抑制作用,起到了较好的缓蚀效果,自腐蚀电位正移,均属于阳极型为主的缓蚀剂。
利用静态溶蜡法测试这两种咪唑啉化合物的清蜡速率,结果表明,这两种化合物均具有一定的清蜡作用,单一使用一种双子咪唑啉表面活性剂的清蜡速率均大于0.016g/min,而且复配后的双子咪唑啉表面活性剂的清蜡速率效果更好。
同时研究了合成的这类双子咪唑啉缓蚀剂分别与硫脲及无机化合物KI复配的协同效应,双子咪唑啉缓蚀剂DEM与硫脲的复配缓蚀效果好于双子咪唑啉DTM与硫脲的复配。而与无机化合物KI复配时,两者均能明显提高缓蚀剂效果,抑制金属腐蚀过程。