在油气工业部门中,金属腐蚀是普遍存在但不可避免的现象,这给工业部门每年带来了巨大的人力物力浪费,同时,腐蚀也会大大降低金属设备的使用寿命。合理使用缓蚀剂是保护金属避免酸洗液腐蚀的最有效方式之一。缓蚀剂具有用量少、操作简便、成本低、效果显著及适应范围广等优点,已得到各行各业的广泛关注与应用。但随着对缓蚀剂研究的深入化和系统化,大量的传统缓蚀剂由于各种缺陷(毒性高、适应性和吸附性能差)已不能满足工业需求,而绿色化、功能化和高效化的缓蚀剂开始被人们所青睐。因此,设计结构简单、性能优异的缓蚀剂是目前研究的重点和热点。本论文以芳环为母体,制备出五类缓蚀性能优异的阳离子季铵盐,并考察了它们在盐酸溶液中对Q235钢的腐蚀抑制性能,探讨了它们在Q235钢表面的缓蚀机理。本论文以氯化苄、对氯甲基苯乙烯、4,4’-联吡啶、喹啉、1,4-对二氯苄和联苯二氯苄为芳环原料,通过不同的季铵化反应,合成了一系列芳环类季铵盐型有机缓蚀剂。通过红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H NMR)对目标缓蚀剂进行结构表征,通过失重实验、电化学测试、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和量子化学计算等手段分析了其对1 mol/L盐酸溶液中Q235钢的缓蚀作用和其在Q235钢表面的吸附行为,并对吸附机理作出解释。失重实验结果表明,制备的芳环类季铵盐均为混合抑制型缓蚀剂,且缓蚀效率随其浓度的增加而增加,随温度的升高而略有降低;另外,目标缓蚀剂在Q235钢表面的吸附遵循Langmuir等温式,吸附热ΔHads0均为负值,表明缓蚀剂在钢表面的吸附为放热过程;吉布斯自由能ΔGads0均为负值且其值在-40 kJ/mol左右,表明目标缓蚀剂在Q235钢表面的吸附是自发过程,并且是以化学吸附主导的混合型吸附;吸附熵ΔSads0均为正值且随温度变化其值基本不变,表明目标缓蚀剂在钢表面的吸附伴随着混乱的增加;讨论活化能参数Ea可知,添加目标缓蚀剂后,体系活化能显著增加,大大阻碍了腐蚀的发生;电化学实验结果表明,添加目标缓蚀剂后,腐蚀电流密度值icorr明显降低,相应的电荷转移电阻值Rct明显增加;表面形貌测试结果直观的表明了目标缓蚀剂在Q235钢表面形成了一层致密的吸附膜,使得碳钢免受H+的腐蚀;量子化学计算结果进一步揭示了目标缓蚀剂在Q235钢表面的缓蚀机理和反应活性位点。此外,为了评价目标缓蚀剂在实际生产中的适用性和实用性,本论文还研究了其中两种阳离子双子季铵盐缓蚀剂在油水两相中的分配系数及热力学参数,并探究了不同因素对缓蚀剂在油水两相中分配的影响。结果表明,温度和缓蚀剂浓度可促进缓蚀剂在油水介质中的分配能力,而盐浓度和油水比例会阻碍缓蚀剂在油水介质中的分配能力。