耐高温咪唑啉缓蚀剂的合成与性能评价.docx

1、耐高温咪唑啉缓蚀剂的合成与缓蚀性能研究摘要咪唑啉类缓蚀剂在高温下较炔醇类及曼尼希碱类缓蚀剂稳定性好，毒性低且性能优异。本文首先选用油酸、二乙烯三胺合成咪唑啉中间体，分为以二氯甲烷、氯乙酸钠、氯化苄为季氨化试剂，对咪唑啉中间体季氨化。其次采用红外光谱(FT-IR)仪对产物进行表征；然后采用电化学和失重方法模拟油田环境中对缓蚀剂进行性能优选。结果表明，常温下缓蚀剂性能优异。最后对优选的缓蚀剂以硫脲基改性并评价其缓蚀效果。引入硫脲基之后，其缓蚀效果明显提高。在缓蚀剂浓度为1000 ppm的腐蚀介质中，其缓蚀效率可达90%。60 C下的失重法缓蚀效果也能达80%以上。本文研究结果对耐高温缓蚀剂合成具有

2、重要指导意义。关键词：高温油田环境；咪唑啉季铵盐；硫脲基改性；缓蚀性能Synthesis and Inhibition performance evaluation of High Temperature Resistant Imidazoline Corrosion InhibitorAbstractCompared to alkyne alcohols and mannitine, Imidazoline corrosion inhibitors have good stability at high temperature in corrosion environment. In add

3、ition, Imidazoline corrosion inhibitors also have other excellent properrities, such as low environmental damage and hypotoxicity. Imidazoline was synthesized from oleic acid and diethylenetriamine. And used Dichloroethane, Sodium chloroacetic acid and benzyl chloride to synthesize imidazoline quate

4、rnary ammonium salt. The product was characterized by FT-IR. Three kinds of imidazoline quaternary ammonium salts were evaluated in the corrosion medium simulating oil field environment by electrochemical method and weightlessness to select the corrosion inhibitor with better performance. The result

5、s showed that inhibitor I was superior. And add a group to the imidazoline quaternary ammonium salt with better performance. Then evaluated the modified imidazoline quaternary ammonium salt. After the modification, the corrosion inhibition effect was improved obviously. The corrosion efficiency of i

6、nhibitor can up to 90% in corrosive media with a corrosion inhibitor concentration of 1000 ppm. The weight loss inhibition effect at 60 C can also reach over 80%. The results of this study have important guiding significance for the synthesis of high temperature corrosion inhibitors.Keywords: High t

7、emperature field environment; Imidazoline-ammonium-salt; Corrosion inhibition; Thiourea-based modification目 录第1章 绪论11.1 金属的腐蚀与腐蚀原理11.1.1 金属材料腐蚀种类11.1.2 金属材料腐蚀的防护方法31.2 缓蚀剂综述51.2.1 缓蚀剂种类51.2.2 缓蚀剂的缓蚀机理61.2.3 缓蚀剂的评价方法71.2.4 缓蚀剂的发展现状91.3 选题意义和研究内容101.3.1 选题意义101.3.2 研究内容10第2章 咪唑啉缓蚀剂的合成112.1 实验材料112.2 实

8、验仪器112.3 咪唑啉缓蚀剂的合成原理112.3.1 咪唑啉季铵盐的合成原理112.3.2 硫脲基咪唑啉季铵盐的合成原理122.4 咪唑啉季铵盐的合成工艺122.4.1 咪唑啉季铵盐的合成装置122.4.2 咪唑啉季铵盐的合成方法132.4.3 咪唑啉季铵盐的红外表征132.5 硫脲基咪唑啉的合成工艺152.5.1 硫脲基咪唑啉季铵盐的合成装置152.5.2 硫脲基咪唑啉季铵盐的合成方法152.5.3 硫脲基咪唑啉季铵盐的红外表征图152.6 本章小结16第3章 咪唑啉缓蚀剂的性能测试173.1 电化学分析法与失重法173.1.1 实验材料173.1.2 实验仪器173.1.3 工作原理18

9、3.1.4 .实验方法203.2 电化学法与失重法在高温下对缓蚀剂的评价223.2.1 电化学极化曲线法评价缓蚀剂结果讨论223.2.2 失重法法评价缓蚀剂结果讨论273.2.3 实验结果283.3 本章小结31第4章 结论32致谢33参考文献34第1章 绪论第1章 绪论金属不仅具有工艺性能还具有使用性能，各个领域也是根据自身的需要并结合金属的性能来使用金属材料。金属的工艺性能主要表现在金属材料在加工制造的过程中，金属材料会根据加工条件的不同表现出不同的性能，比如在进行热处理时，使用的工艺条件不同，金属材料所表现出的工艺性能如可焊性、可锻性也就不同。而使用性能表现在金属材料在使用的过程，比如：

10、物理性能、化学性能。金属材料材料因具有优异导电性能被广泛的运用到电力运输行业；而其良好的导热性，又被广泛的应用到传热行业；金属材料良好的抗酸抗蚀性有使其广泛的运用到制造行业中。在生产和生活中金属材料被广泛应用到以下方面汽车工业中，铸钢和铝合金能满足缸体和缸盖所需的强度，铸造性，并且价格低廉。铝硅合金能满足缸套和活塞所需的导热性，耐磨性。车辆制造行业更是要针对使用部位选用不同金属材料；在机床设备的应用，铝合金不仅满足了控制面板，箱体，底板等性能的需要，还有很好的装饰效果。耐磨铸铁满足了载荷较小转速较低的螺母的功能需求，还用到巴氏合金，灰铸铁，球磨铸铁等；在传热方面的应用，只有抗氧化性高，抗蚀性能

11、好，并且结构稳定的钢才能应用于锅炉管道。但是由于金属材料工作的环境中，大多富含含有腐蚀性的阴离子，如氯离子和硫酸盐离子，很容易使金属材料发生腐蚀。金属材料发生腐蚀，腐蚀产物会聚集到金属表面，对材料的性能产生影响，降低其使用效率。1.1 金属的腐蚀与腐蚀原理1.1.1 金属材料腐蚀种类材料的腐蚀有很多类型，我们可以根据其腐蚀的原因进行分类。我们可以分成如下几大类：1、一般攻击腐蚀在材料的腐蚀形式中，一般攻击腐蚀可谓是最主要的一种形式。此类腐蚀的过程旺旺伴随化学反应和电化学反应。这些反应会加速金属表面的腐蚀。腐蚀之后的材料利用率也会下降。攻击也使材料腐蚀最具破坏力的一种形式，但是相比于其它腐蚀，攻

12、击腐蚀也是相对安全的。因为我们可以通过分析，预见材料可能受到的攻击腐蚀，在使用材料时做预处理。2、局部腐蚀局部腐蚀又可以被分为如下几类，大体包含点蚀：点蚀就是在金属的一小块发生了电化学反应，随电化学反应不断进行，最终在金属内部会形成一个小孔。这个小孔称作空腔。金属腐蚀从这一小块区域开始，逐渐渗透到整块材料，腐蚀整块材料；缝隙腐蚀顾名思义就是腐蚀发生在的缝隙中，再连接处难免有缝隙存在，当腐蚀离子进入后，这个缝隙体系也能发生电化学电化学腐蚀；3、电化学腐蚀当腐蚀介质溶液中有两种或者以上金属时，在腐蚀介质电解液中，易失去电子的金属就会作为电极体系的阳极，而易得到电子电子的金属就会作为电极体系的阴极，

13、阳极失去电子，阴极得到电子，电极体系就发生了电化学反应。阳极金属就会发生严重腐蚀，阴极金属会受到保护。这也是保护金属材料的一种方式之一，即牺牲阳极的阴极保护法。电化学腐蚀的三个必要条件：两种金属之间要能发生电化学反应；不同金属材料之间能够有电接触；金属材料要裸露于同种电解液中1。4、环境腐蚀金属材料可能会被使用到各种复杂的环境中，我们称这样较为综合性的腐蚀为环境腐蚀。环境腐蚀可分为以下几类应力腐蚀开裂：应力腐蚀开裂是应力与腐蚀联合作用，如果只有一种应力或者腐蚀，就不会发生开裂，当有两种作用时，就会发生开裂；腐蚀疲劳：当金属材料在酸碱环境中受到腐蚀时，某些区域的应力就会高于其它区域，就是更容易开

14、缝；氢致开裂：氢致开裂容易发生在天然气的输送过程，在天然气的输送中，硫化氢的腐蚀性高于氧气、二氧化碳，在硫化氢环境中，因金属与硫化氢反应会生成氢气，氢气的存在又会加速电化学反应，加速腐蚀2。5、晶间腐蚀金属的晶界处，其表面的化学能较高，金属原子，较为活泼，容易反应，产生腐蚀。因为晶界比金属内部的杂质含量更高，因此金属晶界更容易受到腐蚀。6、摩擦腐蚀当机械使用时，材料的接触面就会被反复摩擦，由于长时间的摩擦，表面自然容易形成不平的坑。通常发生在在材料受到旋转或者冲击，比如：螺栓和轴承。7、高温腐蚀一些燃料在燃烧过程中，其原料中含有的硫酸盐或者钒，形成了熔点比较低的化合物，它存在会加速材料表面的化

15、学反应，以此加深腐蚀的程度。1.1.2 金属材料腐蚀的防护方法1、电化学保护法阴极保护：对金属与腐蚀介质所形成的体系进行阴极极化时，电位会向负方向移动，金属的阳极发生氧化反应时，过电位a下降，它的反应速度会下降，因此，金属材料发生腐蚀的速度会变小，这就叫做阴极保护3。在工业上，很多防腐技术就通过此类方法。阴极保护的原理：对金属材料的阴极施加保护电流，金属材料阴极会因为保护电流的存在，难以发生电化学反应，电化学反应难以进行，材料的受保护程度就会增高。阴极保护法使用的体系：工程上只有保护电流密度比较小的腐蚀控制技术才能达到要求，因此，使用用阴极保护法作为防腐手段的体系主要有在土壤、海水中的设备，如管道、构筑物。阴极保护法包括外加电流阴极保护和牺牲阳极保护。它们的区别是前者是直流电源提供所需保护电流；而后者是阳极的溶解来提供电流，因此对阳极也有了特殊的要求，腐蚀产物不能在阳极表面形成保护膜，极化率要很小，要均匀溶解。牺牲阳极保护法，实验装置简单，由于其设备中没有外加电流的装置。对其他装置造成的影响也不会。但是需要消耗很多的阳极材料，并且能提供的电流也很小。外加电流阴极保护法，就需要外加电流，对其他装置也有一定的干扰，而且需要定时对系统进行监管。阳极保护：阳极保护的原理就是通过阳极极化电流，金属的腐蚀电位发生正移，移到