New第八章 計(jì)算機(jī)分子模擬應(yīng)用實(shí)例

1、中國石油大學(xué)研究背景研究背景研究方法研究方法研究對(duì)象研究對(duì)象研究內(nèi)容研究內(nèi)容結(jié)結(jié) 論論碼頭上浮船及錨鏈的腐蝕3水中打撈的摩托車的銹蝕狀況4齒輪片的腐蝕表面5銅銅器表面生成一器表面生成一層層薄薄的薄薄的銅綠銅綠 銅綠銅綠的主要成分是的主要成分是CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3 酸雨腐蝕的文物雕像表面 8四川省宜賓市城區(qū)的南門大橋四川省宜賓市城區(qū)的南門大橋鋼鐵鋼鐵生銹生銹造成大橋造成大橋斷裂斷裂！鐵銹鐵銹斑斑斑斑某居民樓水管腐蝕狀況11管道內(nèi)壁腐蝕12下水道局部腐蝕狀況13管道外壁局部腐蝕狀況14研究背景研究背景腐蝕是困擾油氣工業(yè)發(fā)展的一個(gè)極為突出的問題。添加緩蝕劑是一種有效的防

2、腐手段。新型緩蝕劑的設(shè)計(jì)開發(fā)迫切需要理論指導(dǎo)。緩蝕機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究工作的局限性。分子模擬技術(shù)為深入研究緩蝕機(jī)理創(chuàng)造了條件。研究對(duì)象研究對(duì)象CO2腐蝕是石油工業(yè)中一種常見的腐蝕類型腐蝕是石油工業(yè)中一種常見的腐蝕類型CO2是油氣伴生氣是油氣伴生氣注注CO2強(qiáng)化開采工藝強(qiáng)化開采工藝咪唑啉類緩蝕劑咪唑啉類緩蝕劑研究對(duì)象研究對(duì)象研究方法研究方法量子化學(xué)計(jì)算量子化學(xué)計(jì)算分子力學(xué)分子力學(xué)分子動(dòng)力學(xué)模擬分子動(dòng)力學(xué)模擬開展緩蝕機(jī)理的開展緩蝕機(jī)理的多尺度模擬研究多尺度模擬研究 以期通過系統(tǒng)的理論研究，豐富和完善緩蝕劑作用理論，并為新型有機(jī)緩蝕劑的設(shè)計(jì)與開發(fā)提供理論指導(dǎo)。咪唑啉類緩蝕劑咪唑啉類緩蝕劑研究內(nèi)容研究內(nèi)容1

3、咪唑啉分子反應(yīng)活性的密度泛函理論研究 2咪唑啉緩蝕劑自組裝膜的成膜機(jī)理研究3液相條件下咪唑啉在金屬表面吸附的MD研究4腐蝕介質(zhì)在緩蝕劑膜中擴(kuò)散行為的MD研究1咪唑啉分子反應(yīng)活性的密度泛函理論研究 研究目標(biāo)：研究目標(biāo)：1 1、明確咪唑啉分子的活性、明確咪唑啉分子的活性區(qū)域和活性位點(diǎn)分布；區(qū)域和活性位點(diǎn)分布；2 2、分析烷基鏈長對(duì)分子反、分析烷基鏈長對(duì)分子反應(yīng)活性的影響。應(yīng)活性的影響。反應(yīng)活性反應(yīng)活性全局反應(yīng)活性全局反應(yīng)活性局部反應(yīng)活性局部反應(yīng)活性全全局局反反應(yīng)應(yīng)活活性性化學(xué)勢化學(xué)勢()總能量（總能量（E）、電子數(shù)（）、電子數(shù)（N） 軟度軟度(S)硬度硬度() rvNE 體系總能量體系總能量E E

4、對(duì)對(duì)N N的一階導(dǎo)數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)體系總能量體系總能量E E對(duì)對(duì)N N的二階導(dǎo)數(shù)的二階導(dǎo)數(shù) rvNE2221親電指數(shù)親電指數(shù)()1S22衡量一個(gè)分子的親電子能力大小衡量一個(gè)分子的親電子能力大小 分子的硬度越小，軟度越大、化學(xué)勢的絕對(duì)值越大、分子的硬度越小，軟度越大、化學(xué)勢的絕對(duì)值越大、親電指數(shù)越大，表明分子的反應(yīng)活性越強(qiáng)、越容易得到（親電指數(shù)越大，表明分子的反應(yīng)活性越強(qiáng)、越容易得到（失去）電子。失去）電子。表表2 AH緩蝕劑分子的緩蝕劑分子的化學(xué)勢化學(xué)勢()、硬度硬度()、軟度軟度(S)和親電指數(shù)和親電指數(shù)()Molecule/eV/eVS/eV-1/eVA-1.813.26 0.310.50 B

5、-1.85 3.26 0.310.52 C-1.82 3.26 0.310.51 D-1.85 3.26 0.310.52 E-1.85 3.26 0.310.53 F-1.84 3.26 0.310.52 G-1.803.260.310.50H-1.803.260.310.501.2 1.2 局部反應(yīng)活性局部反應(yīng)活性( ( 前線軌道分布前線軌道分布 ) )最高占有軌道最高占有軌道 (HOMO) 最低未占軌道最低未占軌道 (LUMO) MoleculeA4N0.051N0.127N0.164N0.198C0.307N0.18B4N0.041N0.127N0.154N0.198C0.337N0.

6、18C4N0.051N0.127N0.164N0.198C0.307N0.18D4N0.041N0.127N0.154N0.198C0.337N0.18E4N0.051N0.127N0.124N0.198C0.357N0.18F4N0.051N0.127N0.154N0.198C0.327N0.18G4N0.041N0.127N0.164N0.198C0.337N0.18H4N0.051N0.127N0.134N0.198C0.357N0.18 rfi rfi表表3 AH緩蝕劑分子的緩蝕劑分子的Fukui指數(shù)指數(shù)1.3 1.3 反應(yīng)活性位點(diǎn)反應(yīng)活性位點(diǎn) AH分子的全電子密度 Fukui指數(shù)可描

7、述分子中各原子的活性強(qiáng)弱 rvNrrf定義為電子密度定義為電子密度對(duì)電子數(shù)對(duì)電子數(shù)N N的一階偏導(dǎo)的一階偏導(dǎo) rfi分別為親核攻擊指數(shù)和親電攻擊指數(shù)，分別為親核攻擊指數(shù)和親電攻擊指數(shù)，表示分子中原子表示分子中原子i i得得/ /給電子能力的強(qiáng)弱。給電子能力的強(qiáng)弱。 rfi8種咪唑啉分子的反應(yīng)活性區(qū)域均分布在分子的咪唑環(huán)及其極性官能團(tuán)上；其中3個(gè)N原子為親電反應(yīng)中心，咪唑環(huán)上成雙鍵結(jié)構(gòu)的C、N兩原子為親核反應(yīng)中心。分子碳鏈長度對(duì)分子的整體反應(yīng)活性和活性區(qū)域分布基本不產(chǎn)生影響。 2咪唑啉緩蝕劑自組裝膜的成膜機(jī)理研究研究目標(biāo)：研究目標(biāo)： 1 1、緩蝕劑膜自身的穩(wěn)定性以及膜與金屬表面的結(jié)合強(qiáng)度；、緩蝕

8、劑膜自身的穩(wěn)定性以及膜與金屬表面的結(jié)合強(qiáng)度； 2 2、分子烷基鏈長對(duì)自組裝膜的影響規(guī)律。、分子烷基鏈長對(duì)自組裝膜的影響規(guī)律。2.1 2.1 吸附表面的選取吸附表面的選取 碳鋼表面碳鋼表面CO2腐蝕產(chǎn)物膜的結(jié)構(gòu)示意圖腐蝕產(chǎn)物膜的結(jié)構(gòu)示意圖 碳鋼在含碳鋼在含CO2環(huán)境中腐蝕產(chǎn)環(huán)境中腐蝕產(chǎn)物主要是物主要是FeCO3，沉積在金屬表，沉積在金屬表面形成面形成疏松多孔疏松多孔的的FeCO3膜。膜。 3222COHOHCO2332HFeCOCOHFe模擬過程中選擇模擬過程中選擇Fe和和FeCO3作為吸附表面作為吸附表面FeCO3Fe2.2 2.2 緩蝕劑分子與金屬表面的相互作用緩蝕劑分子與金屬表面的相互作用

9、 MoleculeEadsorption/kJmol-1/d/nmFeFeCO3FeFeCO3FeFeCO3A510.63821.197.63 6.46 0.297 0.336B588.41 858.496.71 5.54 0.296 0.350C661.42 894.505.18 1.65 0.299 0.348D714.02 932.234.27 1.80 0.291 0.346E811.03 957.484.98 1.97 0.293 0.326F866.96 981.204.10 1.48 0.296 0.327G968.91 1025.734.06 1.45 0.306 0.331H

10、1021.56 1058.304.00 1.370.289 0.328H2O27.38 267.4133.1727.74 0.295 0.308表4 AH分子在Fe和FeCO3表面的吸附能、取向角( )和距離(d)的統(tǒng)計(jì)平均值金屬表面金屬表面 dFeFeCO3 MoleculeEadsorption/kJmol-1/d/nmFeFeCO3FeFeCO3FeFeCO3A510.63821.197.63 6.46 0.297 0.336B588.41 858.496.71 5.54 0.296 0.350C661.42 894.505.18 1.65 0.299 0.348D714.02 932.

11、234.27 1.80 0.291 0.346E811.03 957.484.98 1.97 0.293 0.326F866.96 981.204.10 1.48 0.296 0.327G968.91 1025.734.06 1.45 0.306 0.331H1021.56 1058.304.00 1.370.289 0.328H2O27.38 267.4133.1727.74 0.295 0.308表4 AH分子在Fe和FeCO3表面的吸附能、取向角( )和距離(d)的統(tǒng)計(jì)平均值FeFeCO3 2.3 2.3 緩蝕劑在金屬表面的自組裝單層膜緩蝕劑在金屬表面的自組裝單層膜 俯視圖俯視圖 側(cè)視圖

12、側(cè)視圖 FeFeCO3 MoleculeECohesive/kJmol-1/ D/nmFeFeCO3FeFeCO3FeFeCO3A23.4228.2131.4736.600.6350.599B28.4530.6739.5143.140.5860.561C40.5243.9656.0961.860.5260.453D50.2655.3057.9764.740.4830.439E65.5169.0960.7864.790.4560.432F78.77105.5359.3467.220.4530.417G92.11119.4460.2867.770.4550.414H112.92133.9564.3

13、068.360.4540.412表表5 AH分子在分子在Fe和和FeCO3表面單層膜的內(nèi)聚能表面單層膜的內(nèi)聚能(ECohesive),、吸附角、吸附角() 和鏈間距和鏈間距(D)MoleculeECohesive/kJmol-1/ D/nmFeFeCO3FeFeCO3FeFeCO3A23.4228.2131.4736.600.6350.599B28.4530.6739.5143.140.5860.561C40.5243.9656.0961.860.5260.453D50.2655.3057.9764.740.4830.439E65.5169.0960.7864.790.4560.432F78.

14、77105.5359.3467.220.4530.417G92.11119.4460.2867.770.4550.414H112.92133.9564.3068.360.4540.412表表5 AH分子在分子在Fe和和FeCO3表面單層膜的內(nèi)聚能表面單層膜的內(nèi)聚能(ECohesive),、吸附角、吸附角() 和鏈間距和鏈間距(D)1 1、吸附發(fā)生時(shí)，分子極性的頭部優(yōu)先吸附于金屬表面；、吸附發(fā)生時(shí)，分子極性的頭部優(yōu)先吸附于金屬表面；而非極性的烷基長鏈則背離表面形成一層密排結(jié)構(gòu)的疏而非極性的烷基長鏈則背離表面形成一層密排結(jié)構(gòu)的疏水膜。水膜。2 2、隨分子烷基鏈長的增加，緩蝕劑自組裝膜自身的穩(wěn)定、隨

15、分子烷基鏈長的增加，緩蝕劑自組裝膜自身的穩(wěn)定性以及膜與金屬基體的結(jié)合強(qiáng)度逐步增強(qiáng)。性以及膜與金屬基體的結(jié)合強(qiáng)度逐步增強(qiáng)。3 3、同種緩蝕劑在、同種緩蝕劑在FeCOFeCO3 3表面比在表面比在FeFe表面形成表面形成 的自組裝膜的自組裝膜更加穩(wěn)定。更加穩(wěn)定。 真空條件下的簡單模型尚不能真空條件下的簡單模型尚不能完全準(zhǔn)確完全準(zhǔn)確地描述地描述緩蝕劑在金屬表面的自組裝成膜行為。緩蝕劑在金屬表面的自組裝成膜行為。理論評(píng)價(jià)結(jié)論為：理論評(píng)價(jià)結(jié)論為：ABCDEFGH 2.4 2.4 緩蝕性能的理論評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比緩蝕性能的理論評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比 原因：沒有考慮溶劑對(duì)緩蝕劑吸附行為的影響文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)

16、結(jié)果為：文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：ABCDFGH 3液相條件下咪唑啉在金屬表面吸附的MD研究研究目標(biāo)：溶劑對(duì)緩蝕劑吸附、成膜行為的影響規(guī)律。研究目標(biāo)：溶劑對(duì)緩蝕劑吸附、成膜行為的影響規(guī)律。3.1 3.1 計(jì)算模型計(jì)算模型 (a)(b)(c)(d)液相條件下緩蝕劑分子在金屬表面的初始吸附構(gòu)型 3.2 3.2 液相條件下單分子在金屬表面的吸附液相條件下單分子在金屬表面的吸附 水溶液中水溶液中A(7)、C(11)、E(15)和和H(21)分子在分子在Fe 和和FeCO3表面的平衡吸附構(gòu)型表面的平衡吸附構(gòu)型 FeFeCO3氨基上的氨基上的N原子易被極性水分子極化成為原子易被極性水分子極化成為水溶液中水溶液中C(

17、11)分子在分子在Fe 和和FeCO3表面的平衡吸附構(gòu)型表面的平衡吸附構(gòu)型 表表6 AH分子在金屬表面分子在金屬表面吸附能吸附能、溶劑化能和形變能溶劑化能和形變能的統(tǒng)計(jì)平均值的統(tǒng)計(jì)平均值MoleculeEadsorption /kJmol-1Esolvent /kJmol-1Edeform /kJmol-1FeFeCO3FeFeCO3FeFeCO3A235.79439.69143.03136.29159.12178.54B320.03506.53147.79138.06186.87210.40C458.17 540.15143.69149.68230.01215.42D440.89 550.5

18、9166.50168.34250.86236.01E576.04 636.76150.47157.40271.77280.60F461.02 524.64215.56225.36301.10296.28G365.31533.95205.53222.74323.04337.19H373.05522.04222.27210.31345.82339.44吸附能、緩蝕效率與烷基鏈長的關(guān)系曲線 溶劑化能、吸附能與烷基鏈長的關(guān)系曲線 此消彼長此消彼長吸附能吸附能溶劑化能溶劑化能（反映緩蝕劑（反映緩蝕劑分子與水溶劑的相互作用分子與水溶劑的相互作用強(qiáng)弱）強(qiáng)弱）形變能形變能（反映緩蝕劑分（反映緩蝕劑分子的形變程

19、度）子的形變程度）3.3 3.3 液相條件下緩蝕劑在金屬表面的吸附成膜液相條件下緩蝕劑在金屬表面的吸附成膜 A(7)、C(11)、E(15)和和H(21)緩蝕劑在緩蝕劑在Fe和和FeCO3表面吸附成膜的平衡構(gòu)型表面吸附成膜的平衡構(gòu)型 緩蝕性能的理論評(píng)價(jià)結(jié)論為：緩蝕性能的理論評(píng)價(jià)結(jié)論為：ABCDFGH緩蝕性能的文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：緩蝕性能的文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：ABCDFGH 液相模型是合理、可靠的液相模型是合理、可靠的4腐蝕介質(zhì)在緩蝕劑膜中擴(kuò)散行為的MD研究研究目標(biāo)：研究目標(biāo)： 1 1、緩蝕劑膜對(duì)腐蝕介質(zhì)粒子擴(kuò)散的抑制能力；、緩蝕劑膜對(duì)腐蝕介質(zhì)粒子擴(kuò)散的抑制能力； 2 2、分析影響緩蝕劑膜抑制能力的決定

20、性因素。、分析影響緩蝕劑膜抑制能力的決定性因素。4.1 4.1 計(jì)算模型計(jì)算模型 腐蝕介質(zhì)粒子的結(jié)構(gòu)示意圖 緩蝕劑膜中植入一個(gè)腐蝕介質(zhì)粒子的無定形組織結(jié)構(gòu) 4.2 4.2 腐蝕介質(zhì)粒子在緩蝕劑膜的擴(kuò)散性能腐蝕介質(zhì)粒子在緩蝕劑膜的擴(kuò)散性能 表表8 四種腐蝕介質(zhì)粒子及四種腐蝕介質(zhì)粒子及H2O分子在緩蝕劑膜中的擴(kuò)散系數(shù)分子在緩蝕劑膜中的擴(kuò)散系數(shù)Molecule(10-9m2/s)(10-9m2/s)(10-9m2/s)(10-9m2/s)H2O2.3920*0.78300.32200.2330A (7)0.1488 0.0058 0.0047 0.0050 B (9)0.12280.0035 0.0

21、0330.0028 C(11)0.11120.0030 0.0027 0.0023 D(13)0.07920.0023 0.00250.0018 E(15)0.06380.0012 0.0023 0.0011 F(17)0.06630.0011 0.0016 0.0009G(19)0.06430.00130.00170.0011H(21)0.06520.00110.00150.0010OHD2OHD3ClD3HCOD（1 1）與在水中的擴(kuò)散系數(shù)相比，腐蝕粒子在緩蝕劑膜中的擴(kuò)散）與在水中的擴(kuò)散系數(shù)相比，腐蝕粒子在緩蝕劑膜中的擴(kuò)散系數(shù)大幅度下降，說明緩蝕劑膜能有效抑制腐蝕介質(zhì)的遷移；系數(shù)大幅度下降

22、，說明緩蝕劑膜能有效抑制腐蝕介質(zhì)的遷移；表表8 四種腐蝕介質(zhì)粒子及四種腐蝕介質(zhì)粒子及H2O分子在緩蝕劑膜中的擴(kuò)散系數(shù)分子在緩蝕劑膜中的擴(kuò)散系數(shù)Molecule(10-9m2/s)(10-9m2/s)(10-9m2/s)(10-9m2/s)H2O2.3920*0.78300.32200.2330A (7)0.1488 0.0058 0.0047 0.0050 B (9)0.12280.0035 0.00330.0028 C(11)0.11120.0030 0.0027 0.0023 D(13)0.07920.0023 0.00250.0018 E(15)0.06380.0012 0.0023 0

23、.0011 F(17)0.06630.0011 0.0016 0.0009G(19)0.06430.00130.00170.0011H(21)0.06520.00110.00150.0010OHD2OHD3ClD3HCOD（2 2）對(duì)于同種緩蝕劑膜，）對(duì)于同種緩蝕劑膜，H2OH2O分子在其中的擴(kuò)散系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)分子在其中的擴(kuò)散系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大于H3O+H3O+、ClCl- -和和HCO3-HCO3-的擴(kuò)散系數(shù)，說明膜對(duì)正負(fù)離子具的擴(kuò)散系數(shù)，說明膜對(duì)正負(fù)離子具有更強(qiáng)的擴(kuò)散抑制能力；有更強(qiáng)的擴(kuò)散抑制能力；表表8 四種腐蝕介質(zhì)粒子及四種腐蝕介質(zhì)粒子及H2O分子在緩蝕劑膜中的擴(kuò)散系數(shù)分子在緩蝕劑膜中的擴(kuò)散系數(shù)

24、Molecule(10-9m2/s)(10-9m2/s)(10-9m2/s)(10-9m2/s)H2O2.3920*0.78300.32200.2330A (7)0.1488 0.0058 0.0047 0.0050 B (9)0.12280.0035 0.00330.0028 C(11)0.11120.0030 0.0027 0.0023 D(13)0.07920.0023 0.00250.0018 E(15)0.06380.0012 0.0023 0.0011 F(17)0.06630.0011 0.0016 0.0009G(19)0.06430.00130.00170.0011H(21)

25、0.06520.00110.00150.0010OHD2OHD3ClD3HCOD（3 3）隨烷基鏈長的增加，）隨烷基鏈長的增加，4 4種粒子在膜中的擴(kuò)散系數(shù)均呈種粒子在膜中的擴(kuò)散系數(shù)均呈“大大小小穩(wěn)定穩(wěn)定”的變化趨勢：的變化趨勢： 4.3 4.3 腐蝕介質(zhì)粒子在緩蝕劑膜中擴(kuò)散的微觀機(jī)理腐蝕介質(zhì)粒子在緩蝕劑膜中擴(kuò)散的微觀機(jī)理 自由體積自由體積粒子與膜的相互作用粒子與膜的相互作用膜的自擴(kuò)散能力膜的自擴(kuò)散能力4.3.1 4.3.1 自由體積自由體積空間由兩部分構(gòu)成：空間由兩部分構(gòu)成：一是緩蝕劑分子所占有的空間，其體積稱為占有體積；一是緩蝕劑分子所占有的空間，其體積稱為占有體積；二是因分子自身結(jié)構(gòu)及空

26、間位阻效應(yīng)的影響，體系中必定存在二是因分子自身結(jié)構(gòu)及空間位阻效應(yīng)的影響，體系中必定存在分子未占據(jù)的空間，而這部分空間所具有的體積則稱之為自由分子未占據(jù)的空間，而這部分空間所具有的體積則稱之為自由體積。體積。 表表9 四種腐蝕介質(zhì)粒子的范德華半徑四種腐蝕介質(zhì)粒子的范德華半徑Corrosion ParticleCalculated value/nmReferrence values/nm*Error/%H3O+0.1375/H2O0.14250.14501.72Cl-0.17250.18104.70HCO3-0.1975/%100總VVFFVfAlkyl Chain Length/ %/ %/ %

27、/ %7 (A)12.4911.336.854.419 (B)11.3210.736.53.3111 (C)11.1910.956.232.7613 (D)11.089.065.952.5415 (E)10.898.964.972.5117 (F)10.858.924.942.4919 (G)10.828.904.902.4821 (H)10.838.894.872.49OHFFV2OHFFV3ClFFV3HCOFFV表表10 腐蝕介質(zhì)粒子在緩蝕劑膜中的自由體積分?jǐn)?shù)腐蝕介質(zhì)粒子在緩蝕劑膜中的自由體積分?jǐn)?shù)4.3.2 4.3.2 腐蝕介質(zhì)粒子與緩蝕劑膜的相互作用腐蝕介質(zhì)粒子與緩蝕劑膜的相互作用 腐

28、蝕介質(zhì)粒子與緩蝕劑膜相互作用能隨烷基鏈長的變化曲線腐蝕介質(zhì)粒子與緩蝕劑膜相互作用能隨烷基鏈長的變化曲線 表表11 腐蝕介質(zhì)粒子與緩蝕劑膜的相互作用能腐蝕介質(zhì)粒子與緩蝕劑膜的相互作用能ParticleEtotal(kcal/mol)EtotalEVdw(kcal/mol) ECoulomb(kcal/mol)H2O-15.44-1.35-14.09 H3O+-87.45-7.04 -80.41 Cl-95.25-10.47 -84.78HCO3-143.20-13.98-129.22123自由體積自由體積粒子與膜的相互作用粒子與膜的相互作用粒子的擴(kuò)散行為粒子的擴(kuò)散行為緩蝕性能的理論評(píng)價(jià)結(jié)論為：緩

29、蝕性能的理論評(píng)價(jià)結(jié)論為：ABCDEFGH 緩蝕性能的文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：緩蝕性能的文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：ABCDFGH ?4.4 4.4 理論預(yù)測與實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在差異的原因分析理論預(yù)測與實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在差異的原因分析 基本假設(shè)：基本假設(shè)： 8種緩蝕劑分子在水中具有相同的溶解度，而且在金屬表面種緩蝕劑分子在水中具有相同的溶解度，而且在金屬表面成膜所需時(shí)間相同，均可在金屬表面形成飽和吸附。成膜所需時(shí)間相同，均可在金屬表面形成飽和吸附。緩蝕劑分子在液相中發(fā)揮作用通常經(jīng)歷以下過程：緩蝕劑分子在液相中發(fā)揮作用通常經(jīng)歷以下過程： 首先緩蝕劑分子溶解于溶劑中；首先緩蝕劑分子溶解于溶劑中； 緩蝕劑分子擴(kuò)散到金屬表面；緩蝕劑分子擴(kuò)散到金屬表面； 緩蝕劑頭部咪唑環(huán)與金屬表面結(jié)合；緩蝕劑頭部咪唑環(huán)與金屬表面結(jié)合； 緩蝕劑分子長鏈進(jìn)行內(nèi)部優(yōu)化形成穩(wěn)定的自組裝膜。緩蝕劑分子長鏈進(jìn)行內(nèi)部優(yōu)化形成穩(wěn)定的自組裝膜。表表12 8種緩蝕劑溶度參數(shù)、成膜時(shí)間和密度的計(jì)算值種緩蝕劑溶度參數(shù)、成膜時(shí)間和密度的計(jì)算值MoleculeChain LengthSolubility Parameter(cal/cm2)1/2Film Forming Time*（hour）Density(g/cm3)Calculated ValueReferrence ValuesCalculated ValueAdjusting ValueA7