双子季铵盐缓蚀剂的合成及缓蚀性能研究

以特定胺和环氧氯丙烷反应,形成了二氯取代物,再通过与油酸二乙烯三胺咪唑啉发生反应,形成双季铵盐缓蚀剂。采用红外光谱扫描,通过特征峰的分析,验证合成产物确为目标产物;通过挂片失重实验,测试双子季铵盐缓蚀剂的缓蚀性能;通过SEM进行腐蚀挂片表面形貌观察;经过现场LPR测试,腐蚀速率低于在用药剂。结果表明:双子季铵盐缓蚀具有优秀的缓蚀性能;该双子季铵盐缓蚀剂与硫脲、巯基乙醇等具有增效作用。

水溶性咪唑啉酰胺对A3钢的缓蚀性能研究

利用GaussView 6和Gaussian 16软件对水溶性咪唑啉酰胺分子进行结构优化,通过轨道能量计算得到能量差,根据能量差揭示其缓蚀机理,并进一步揭示了水溶性咪唑啉酰胺对A3钢的缓蚀机理。同时,采用旋转挂片实验、电化学方法和扫描电子显微镜分析研究了水溶性咪唑啉酰胺在盐酸介质中对A3钢的缓蚀性能。结果表明,在腐蚀介质为1 mol/L的稀盐酸溶液中,(45±1)℃条件下,水溶性咪唑啉酰胺最佳加入量为15 mg/L,缓蚀率高达96.8%;电化学实验极化曲线与旋转挂片实验结果一致,通过扫描电镜可以看出,水溶性咪唑啉酰胺对A3钢具有显著的缓蚀效果。

L-蛋氨酸对预腐蚀Q235碳钢缓蚀性能的分子动力学研究

采用失重法、密度泛函理论和分子动力学模拟研究了预腐蚀对L-蛋氨酸在60℃、1M的HCl溶液中对Q235碳钢的影响和缓蚀剂的缓蚀机理。结果表明:预腐蚀作用降低了L-蛋氨酸对Q235碳钢缓蚀作用,缓蚀率下降15%。密度泛函理论和分子动力学模拟结果表明,羧基上的氧原子带有明显的负电荷能够吸附到金属表面形成缓蚀剂膜,发挥缓蚀作用,为成膜缓蚀机理。L-蛋氨酸在没有预腐蚀的Q235碳钢表面吸附分子数为24时,缓蚀剂膜最致密。而L-蛋氨酸在预腐蚀后的Q235碳钢表面吸附时的吸附能显著降低,缓蚀剂在碳钢表面的分布密度也明显下降,这很好解释了预腐蚀作用降低了缓蚀剂缓蚀率的实验结果。本文的研究结果对缓蚀剂的研究和实际应用具有一定的指导意义。

双曼尼希碱缓蚀性能的量子化学研究

以4-甲基苯乙酮、甲醛和正己胺为原料合成了单曼尼希碱(MPE)和双曼尼希碱(DMPE),研究2种曼尼希碱在酸性介质中对N80试片的缓蚀作用及电化学性能。结果表明:DMPE对N80试片缓蚀性能优于MPE;DMPE降低了N80试片表面的腐蚀电流密度而使电荷转移电阻显著提高,有效抑制了N80试片的电极反应过程。采用量子化学密度泛函理论(DFT)计算2种曼尼希碱的最高占据轨道能级(E _(HOMO))、最低未占轨道能级(E _(LUMO))、Hirshfeld电荷、简缩Fukui指数和分子范德华表面静电势极小点(V_(s,min))。结果表明:最高占据轨道能级比较,DMPE高于MPE;最低未占轨道能级比较,DMPE低于MPE;与MPE相比,DMPE更容易接受和给出电子;DMPE的V _(s,min)低于MPE,DMPE更易电离形成质子化的季铵盐;DMPE的4-甲基苯环、2个β-羰基的氧原子、叔胺基的N原子能够与N80试片的Fe原子的前线轨道成键。采用分子动力学模拟方法构建了MPE与DMPE在Fe不同晶面上的6个吸附模型,MPE与DMPE在不同Fe晶面上的吸附能绝对值由大到小的顺序均为Fe(110)、Fe(100)、Fe(111),在同一Fe晶面上DMPE的吸附能绝对值均大于MPE,说明DMPE比MPE在Fe表面吸附更稳定。

有机缓蚀剂对低碳钢的缓蚀性能研究进展

概述离子液体、天然植物提取物、有机衍生物、新型希夫碱类缓蚀剂、药物类有机缓蚀剂对低碳钢在不同介质中缓蚀性能的国内外研究情况。介绍有机缓蚀剂机理,并且利用失重法、电化学法、表面分析等方法对其缓蚀性能进行分析,展望了在不同介质中对低碳钢有机缓蚀剂的研究方向。

2种有机功能分子的高温重载摩擦学行为和缓蚀性能研究

首先通过摩擦学和电化学方法,对比研究了B-N系添加剂(三乙醇胺硼酸酯,TAB)和P系添加剂(磷酸三甲酚酯,TCP)2种有机功能分子高温重载条件下在聚乙二醇(PEG)基础油中的摩擦学行为,以及在盐酸腐蚀溶液中的缓蚀性能.然后采用扫描电子显微镜与X射线光电子能谱等表面分析手段对磨损表面和腐蚀表面的微观形貌进行深入研究,并分析讨论了2种有机功能分子的高温润滑承载和缓蚀机理.2种有机功能分子作为PEG添加剂的承载能力均超过了400 N,表现出优异的高温极压性能.在高温重载摩擦磨损试验中,TAB作为添加剂能够显著降低PEG基础油的摩擦系数和磨损量,表现出良好的减摩抗磨效果;对于TCP而言,作为添加剂可以明显降低PEG基础油摩擦系数,却表现出加剧磨损的现象.电化学试验结果表明,2种有机功能分子都具有一定的缓蚀作用,TAB缓蚀效率优于TCP.结合表面分析结果发现,TAB作为添加剂能够在金属表面形成较强吸附膜以及以硼酸酯、硼的氧化物和氮化物为主的非牺牲性摩擦膜,从而表现出良好的缓蚀性能和优异的高温极压抗磨性能;TCP作为添加剂与金属表面发生了较为剧烈的摩擦化学反应,生成以磷酸铁和氧化铁为主的致密摩擦膜,因此其极压减摩性能较好,但缓蚀性能较差,甚至表现出加剧高温磨损的效果.

苯基和苯甲酰基硫脲在盐酸中的缓蚀性能和机理分析

为了深入理解硫脲基酸化缓蚀剂的缓蚀作用机制,提高硫脲基缓蚀剂在酸化开发过程中的应用效果,利用腐蚀失重实验、扫描电子显微镜、量子化学计算研究了两种硫脲衍生物苯基硫脲(PHTU)和苯甲酰基硫脲(BOTU)在15%HCl溶液中对20#钢的缓蚀性能和缓蚀机理。结果表明,PHTU和BOTU对20#钢在15%HCl溶液中均有较好的缓蚀效果。加量为2 mmol/L时,钢片表面形成的较为致密完整的腐蚀产物可抑制腐蚀性介质与钢基体的接触,缓蚀率可达83%以上,且由于BOTU分子中C=O双键的存在,BOTU的缓蚀性能优于PHTU。PHTU和BOTU在钢表面的吸附均符合Langmuir吸附模型,吸附方式为物理吸附和化学吸附共存的混合吸附。量子化学计算结果表明,缓蚀剂分子中的反应活性位点主要分布在C=S双键、C—N键及BOTU的C=O双键上。其中,N原子被酸液质子化后可与钢表面通过静电引力形成物理吸附;高电子云密度的C=S键、C=O键及苯基可提供电子与铁原子的空d轨道,通过配位和反馈键形成化学吸附,进而稳定吸附在金属表面形成保护膜,抑制腐蚀进程。

1,3,5-苯三甲酸三-十二酰胺在天然气管道中的减阻与缓蚀性能

为了进一步优化天然气管道的运行,以1,3,5-苯三甲酸、对甲苯磺酸、十二胺等为原料制备了天然气减阻剂1,3,5-苯三甲酸三-十二酰胺(BATD)。以雾化时间和BATD加量为变量,辅以扫描电镜,综合评价了BATD在天然气管输过程中的预膜情况和减阻性能。结果表明,BATD可以在钢材表面牢固吸附,明显降低钢材表面的粗糙度,显著提升输气管道的输送效率,并兼具缓蚀效果。当雾化时间为60 min、BATD质量浓度为6 g/L时,减阻率(13.32%)达到最大,缓蚀率达到85.12%。BATD溶液成膜性能良好,可实现减阻增输。

蛋氨酸对甲苯磺酸盐制备及缓蚀性能研究

现有气相缓蚀剂普遍存在毒性,使用受到局限,为解决该问题,以蛋氨酸和对甲苯磺酸为原料、甲苯和无水乙醇为复合溶剂,制备环境友好的蛋氨酸对甲苯磺酸盐缓蚀剂。采用纸层析色谱、熔程测试、红外光谱、质谱、核磁共振、热重分析等表征产品的组成、结构及有关性能,重点考察其对紫铜表面的气相及液相缓蚀性能。研究结果表明:蛋氨酸对甲苯磺酸盐为无味、白色固体,熔程164~168℃;在1 mol/L的硫酸溶液中,当缓蚀剂浓度为5 mmol/L时,蛋氨酸对甲苯磺酸盐的缓蚀率相较于蛋氨酸提升较大;产品的气相缓蚀性能亦优于蛋氨酸,按照国标评价为B级。

酰胺咪唑啉缓蚀剂的合成及缓蚀性能对比研究

采用二乙烯三胺、苯甲酸、油酸为原料,合成两种咪唑啉酰胺,加入氯化苄进行季铵化反应,合成两种酰胺咪唑啉季铵盐缓蚀剂。采用红外光谱扫描,通过对特征峰的分析,验证了合成产物为酰胺咪唑啉季铵盐。通过挂片质量损失试验,测试了两种咪唑啉酰胺季铵盐药剂的缓蚀性能;通过电化学研究了这两种缓蚀剂复配增效剂后随加药浓度变化腐蚀速率及缓蚀率的变化规律。结果表明:油酸酰胺苯甲酸咪唑啉季铵盐缓蚀效果优于苯甲酸酰胺油酸咪唑啉季铵盐;硫脲、丙炔醇对该油酸酰胺苯甲酸咪唑啉季铵盐的缓蚀性能具有增效作用。

冬凌草茎提取物的制备及其阻垢缓蚀性能研究

以中药废弃物冬凌草茎为原料,采用超声辅助水浸渍法制备冬凌草茎提取物(RSWE),用红外光谱(FTIR)对其进行表征。通过静态阻垢法以及电化学法讨论RSWE的阻垢与缓蚀性能与作用机制。结果表明,RSWE具有优秀的阻垢性能以及良好的缓蚀性能,尤其对温度具有较好的适应性。在70℃,RSWE浓度为800mg/L时,阻CaCO_(3)、CaSO_(4)垢效率均可以达到100%;当温度升至90℃时,阻CaCO_(3)垢效率依然可达83.2%。在0.5 mol/L H_(2)SO_(4)体系中,其缓蚀率可以达到85.80%,RSWE的极化曲线阴阳两级降低趋势均随着RSWE浓度增加而增大,其中阴极极化曲线移动较明显,说明RSWE是一种阴极为主的混合型缓蚀剂。

瑞香狼毒中多种典型化学物质缓蚀性能的理论研究

在6-311G基组水平上运用密度泛函理论,研究了瑞香狼毒中典型化学物质的缓蚀性能。实验数据说明瑞香狼毒中典型化学物质都符合有机缓蚀剂的一般特征并且具有良好的缓蚀性能。具体而言,化合物7和8综合的缓蚀性能最优,以亲电子物理吸附的方式与金属发生作用,最终起到缓蚀效果。本项目的研究为狼毒的开发应用提供新的思路,为狼毒及其他物质缓蚀机理研究提供一定的参考依据。

微含硫油田环境下油管腐蚀行为与缓蚀性能研究

本文通过高压反应釜对两种典型J55和P110油管钢在模拟油田微含硫采出水以及加注改性季铵盐复合缓蚀剂的条件下开展了模拟现场油井油管腐蚀失重试验,并对腐蚀后试样进行了腐蚀速率和缓蚀效率计算,对试样的宏观、微观腐蚀形貌进行了表征。结果表明:加注缓蚀剂后的腐蚀速率大幅降低,且浓度达150mg/L其腐蚀速率低于0.076mm/a,能满足油田管柱防腐要求;加注缓蚀剂后试样基体呈现了相对轻微的均匀腐蚀特征,存在的微点蚀现象也明显减弱,表明了改性季铵盐复合缓蚀剂能起到良好的缓蚀效果。

不同腐蚀介质中改性咪唑啉的缓蚀性能

由油酸、多胺及改性试剂合成了4种咪唑啉衍生物。通过静态挂片失重法评价了咪唑啉缓蚀剂在不同矿化度的模拟盐水、饱和CO2的模拟盐水以及油田回注污水中对A3碳钢腐蚀的抑制作用。实验结果表明，所合成的咪唑啉缓蚀剂可以抑制溶解氧的腐蚀，对CO2的腐蚀抑制效果更好，10mg／L缓蚀剂D缓蚀率达95，36％。腐蚀介质的矿化度对缓蚀效果有一定影响，矿化度在10000—70000mg／L变化时，缓蚀率波动在10％-15％。油田回注污水实验表明咪唑啉型缓蚀剂适合应用于现场，尤其是偏酸性水质，腐蚀速率满足小于0．076mm／a的油田标准。

CO_2饱和溶液中缓蚀剂的电化学行为及缓蚀性能

利用电化学交流阻抗 (EIS)、极化曲线和高压釜实验装置 ,分别在CO2 饱和及高CO2 分压下的模拟油田产出水中 ,对IMC 871 G缓蚀剂的电化学行为及缓蚀性能进行了研究 .结果表明 :随着缓蚀剂的加入 ,阴阳极腐蚀电流密度明显减小 ,腐蚀电位逐渐正移 ,阳极过程受到较大程度的抑制 ,表明药剂为阳极吸附型缓蚀剂 ,且附合Langmuir等温吸附规律 .

咪唑啉缓蚀剂的合成与缓蚀性能研究

利用环烷酸及二乙烯三胺为原料合成咪唑啉缓蚀剂 ,合成产品可按沸程分为 5个组分 ,利用红外光谱分析对产品的结构作了定性分析 ,并通过失重实验和自制的局部腐蚀模拟探头对合成咪唑啉的缓蚀性能进行了表征。结果表明这 5个组分都具有咪唑啉环结构 ,且均具有良好的缓蚀性能 ,当使用量为 5 / 10 6时 ,对Q2 35钢在酸性介质中的缓蚀效率最高可达 93 .81% ,此外由于高沸点组分的分子结构中疏水基团较大 ,缓蚀效率也较高。

盐酸溶液中N-烷基苯并咪唑阳离子对碳钢的缓蚀性能

目前,国内外有关N-长链烷基苯并咪唑对钢缓蚀作用的研究鲜见报道,苯并咪唑无毒,环境友好,可替代苯并三氮唑,利用价值大。合成了一系列不同链长的N-烷基苯并咪唑阳离子(NBIC),并研究了其对碳钢的缓蚀性能和作用机理。通过失重法、极化曲线法、扫描电镜分析以及对吸附热的计算等考察了40℃下N-烷基苯并咪唑阳离子在1.0mol/LHCl中对碳钢的缓蚀作用。NBIC在较低浓度(20mg/L)下就表现出优异的性能,以N-正十二基苯并咪唑阳离子(N12BIC)效果最好。随着浓度的增加,缓蚀效率增加,当N12BIC浓度为50mg/L时,缓蚀率达到97.15%。吸附热数据表明在碳钢表面的吸附行为既包含化学吸附又有物理吸附。极化曲线测试表明,NBIC是一种以抑制阴极反应为主的混合型缓蚀剂。

聚环氧琥珀酸的阻垢缓蚀性能研究

聚环氧琥珀酸 (PESA)是一种新型的无磷有机阻垢缓蚀剂。通过鼓泡法和旋转挂片失重法对其阻垢性能和缓蚀性能进行了评价。结果表明 ,PESA比常用药剂HEDP、HPMA的阻垢性能好 ,但比PBTCA性能稍差 ;PE SA也有一定的缓蚀性能 ,可以和其他的药剂复配生成低磷或无磷的缓蚀剂。

聚天冬氨酸及其与锌盐的复配物对碳钢缓蚀性能的影响

研究了相对分子质量不同的聚天冬氨酸及其与锌盐的复配物对碳钢缓蚀性能的影响。结果表明 :聚天冬氨酸的缓蚀性能优异 ,锌盐可降低聚天冬氨酸的用量 ;

有机磷缓蚀剂分子结构与缓蚀性能的量子化学研究

通过PM3半经验量子化学计算 ,从微观的角度研究了 4种有机磷缓蚀剂 ,三苯基膦、四苯基氯化、氯甲基-三苯基氯化、苄基三苯基氯化缓蚀性能和分子结构的关系 .结果表明 :P原子的净电荷、电荷密度、亲电前线电荷密度与缓蚀性能有良好的相关性 ,缓蚀剂既能通过π电子供出电子与Fe吸附 ,又能通过P原子接受Fe原子3d轨道中的电子 ,其强弱主要由P原子上电荷密度高低决定 .在双向作用下 ,缓蚀剂与Fe的吸附作用增强 ,缓蚀性能提高 .