咪唑啉類(lèi)緩蝕劑的研究

1、咪唑啉類(lèi)緩蝕劑的研究摘要:咪唑啉類(lèi)緩蝕劑是近些年來(lái)研究的熱點(diǎn)并廣泛應(yīng)用于石油化工、酸洗除銹、油井酸化等工業(yè)中。該類(lèi)緩蝕劑對(duì)環(huán)境友好,制備方法簡(jiǎn)單,原料易得,高效低毒,只需加入少就有很好的緩蝕效果,是一種性能優(yōu)良的緩蝕劑。1 引言1.1金屬的腐蝕金屬腐蝕,就是指金屬在外界環(huán)境的作用下引起的破壞和變質(zhì)。金屬腐蝕是現(xiàn)代工業(yè)和生活中的重要破壞因素,遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域,給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失。常見(jiàn)的防止金屬腐蝕的方法有1:(1非金屬保護(hù)層;(2金屬保護(hù)層;(3電化學(xué)保護(hù);(4加緩蝕劑保護(hù)。緩蝕劑技術(shù)由于具有操作簡(jiǎn)單、見(jiàn)效快、能保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)等特點(diǎn),因而廣泛應(yīng)用于石油化學(xué)品加工、化學(xué)清洗、大氣環(huán)境、工業(yè)用水

2、、儀表制造及石油化工生產(chǎn)等過(guò)程2。與其它通用的防腐蝕方法相比,緩蝕劑具備以下特點(diǎn)2:(1在幾乎不改變腐蝕環(huán)境條件的情況下,即能得到良好的防蝕效果(在酸洗時(shí)很重要;(2不需要再增加防腐蝕設(shè)備的投資;(3保護(hù)對(duì)象的形狀對(duì)防腐蝕效果的影響比較少;(4當(dāng)環(huán)境(介質(zhì)條件發(fā)生變化時(shí),很容易用改變腐蝕劑品種或改變添加量與之相適應(yīng);(5通過(guò)組分調(diào)配,可同時(shí)對(duì)多種金屬起保護(hù)作用。 1.2咪唑啉類(lèi)緩蝕劑咪唑啉又稱(chēng)間二氮雜環(huán)戊烯,是含有兩個(gè)互為間位的氮原子及一個(gè)雙鍵的五元環(huán)化合物,其母體結(jié)構(gòu)是咪唑,二氫代咪唑即為咪唑啉。咪唑啉型緩蝕劑一般由三部分組成:具有一個(gè)含氮的五元雜環(huán),長(zhǎng)碳支鏈R1和雜環(huán)上與N 成鍵的含有官能

3、團(tuán)的支鏈R2。R1一般為含1418個(gè)碳原子的長(zhǎng)鏈,R2一般含有酰胺、胺基或羥基等官能團(tuán)。其結(jié)構(gòu)如圖1-1:圖1-1 咪唑啉結(jié)構(gòu)式咪唑啉類(lèi)緩蝕劑對(duì)碳鋼等金屬在鹽酸介質(zhì)中有優(yōu)良的緩蝕性能,這類(lèi)緩蝕劑無(wú)特殊的刺激性氣味、熱穩(wěn)定性好、毒性低。咪唑啉緩蝕劑的突出優(yōu)點(diǎn)是:當(dāng)金屬與酸性介質(zhì)接觸時(shí),可以在金屬表面形成單分子吸附膜,以改變氫離子的氧化還原電位,也可以絡(luò)合溶液中的某些氧化劑,降低其電位來(lái)達(dá)到緩蝕的目的3。當(dāng)咪唑啉上氮原子的化合價(jià)變成四價(jià)時(shí),就成為咪唑啉季銨鹽,咪唑啉季銨鹽的水溶性?xún)?yōu)于咪唑啉。由于N +對(duì)金屬表面有著強(qiáng)烈的吸附作用,所以咪唑啉衍生物的緩蝕性能比咪唑啉好。對(duì)咪唑啉季銨鹽來(lái)說(shuō),其季銨陽(yáng)離

4、子能被帶負(fù)電荷的金屬表面所吸附,季銨陽(yáng)離子排列在金屬表面就使得金屬表面好象帶正電荷一樣,氫離子就難于靠近金屬表面,陰極反應(yīng)速度就降低,若吸附的陽(yáng)離子完全覆蓋金屬表面,則電荷的移動(dòng)也就受到抑制。2 實(shí)驗(yàn)部分2.1緩蝕性能測(cè)試CH 2H 2C C R 1R 22.1.1防凍液中咪唑啉類(lèi)緩蝕劑的緩蝕性能測(cè)試取五個(gè)250mL的燒杯,各加入27.8mL濃鹽酸,并分別加入不同量的50mg/mL的咪唑啉類(lèi)緩蝕劑溶液,加水稀釋至250mL,配制成鹽酸含量4%,咪唑啉類(lèi)緩蝕劑為50mg/L、100mg/L、150 mg/L、200 mg/L、300 mg/L等一系列不同濃度的鹽酸酸洗液。將打磨清洗干凈并精確稱(chēng)重

5、的,鋼片分為三組,每組三片,懸掛在燒杯中,在60的水浴條件下掛片腐蝕4h。(用蒸發(fā)皿及塑料膜蓋住燒杯口,以減少溶液蒸發(fā)。精確稱(chēng)量腐蝕后的鋼片質(zhì)量,進(jìn)行失重分析,計(jì)算鋼片腐蝕速率及咪唑啉類(lèi)緩蝕劑的緩蝕效率,所得平均結(jié)果見(jiàn)圖1-1。 圖1-1 咪唑啉類(lèi)緩蝕劑在鹽酸中的緩蝕結(jié)果由圖3-3可以看出,咪唑啉類(lèi)緩蝕劑對(duì)鋼在鹽酸酸洗液中有很好的緩蝕效果,咪唑啉類(lèi)緩蝕劑濃度為50mg/L時(shí),緩蝕效率即為92.39%。并且隨著緩蝕劑濃度的增加,腐蝕速率逐漸減小,緩蝕效率逐漸增大,當(dāng)緩蝕劑濃度為300mg/L時(shí)緩蝕效率高達(dá)94.36%。緩蝕劑用量為150mg/L時(shí),緩蝕效率為94.09%,當(dāng)緩蝕劑用量繼續(xù)增大時(shí),

6、腐蝕速率與緩蝕效率皆趨于穩(wěn)定,表明咪唑啉類(lèi)緩蝕劑在5%、60的鹽酸酸洗液中最小添加量應(yīng)為150mg/L。2.1.2 檸檬酸酸洗液中復(fù)配緩蝕劑的緩蝕性能測(cè)試鋼片在4%、95的檸檬酸酸洗液中腐蝕特別明顯,腐蝕速率達(dá)到181.648 g/m2h而且在單獨(dú)使用咪唑啉類(lèi)緩蝕劑或硫脲時(shí),緩蝕效果不理想,緩蝕效率在55%左右,腐蝕速率很大,因此考慮將咪唑啉類(lèi)緩蝕劑、硫脲進(jìn)行復(fù)配使用。將一系列50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L、250mg/L的咪唑啉類(lèi)緩蝕劑和25mg/L、50mg/L、100mg/L的緩蝕劑硫脲進(jìn)行復(fù)配。在4%檸檬酸酸洗液中使用復(fù)配緩蝕劑,水浴95掛片腐蝕6h,精確

7、稱(chēng)量腐蝕前后鋼片的質(zhì)量,進(jìn)行失重分析,計(jì)算腐蝕速率及緩蝕效率,平行做三組,所得平均結(jié)果見(jiàn)下表1-1。表1-1 復(fù)配緩蝕劑在檸檬酸中的緩蝕結(jié)果硫脲用量/(mg/L咪唑啉類(lèi)緩蝕劑/(mg/L0 50 100 150 200 250 V:腐蝕速率;:緩蝕效率由表3-2可以看出,咪唑啉類(lèi)緩蝕劑、硫脲復(fù)配使用時(shí),緩蝕效果十分明顯,緩蝕效率在99.65%以上,50mg/L咪唑啉類(lèi)緩蝕劑與25mg/L硫脲復(fù)配使用時(shí)緩蝕效率即高達(dá)99.65%,并且隨著咪唑啉類(lèi)緩蝕劑、硫脲濃度的增加,腐蝕速率逐漸減小,緩蝕效率逐漸增大,當(dāng)250mg/L咪唑啉類(lèi)緩蝕劑與100 mg/L硫脲復(fù)配使用時(shí)緩蝕效率可以達(dá)到99.81%。結(jié)果表明:咪唑啉類(lèi)緩蝕劑與緩蝕劑硫脲的復(fù)配緩蝕劑,在檸檬酸酸洗液中使用具有相當(dāng)好的應(yīng)用前景。3結(jié)語(yǔ)(1 咪唑啉類(lèi)緩蝕劑在鹽酸酸洗液中對(duì)鋼有很好的緩蝕效果。在60、4%的鹽酸酸洗液中,緩蝕劑的最佳用量為150mg/L,但酸洗時(shí)間不宜太長(zhǎng)。(2 咪唑啉類(lèi)緩蝕劑與硫脲的復(fù)配緩蝕劑在檸檬酸酸洗液中對(duì)鋼有很好的緩蝕效果,緩蝕效率在99.65%以上,并且熱穩(wěn)定性很好,可以較長(zhǎng)時(shí)間的使用。4 參考文獻(xiàn)1 張玉芳,路民旭,李?lèi)?ài)蘭.