1、收稿日期：2003-10-16；修回日期：2004-04-08联系人简介：刘瑞泉（1953-），男，教授，主要从事金属腐蚀与防护方面的研究。EmaiI：Liu.rg163.cOm文章编号：1004-1656（2004）06-0851-03一种酸洗缓蚀剂的合成及缓蚀性能研究郭卫，刘瑞泉!，孙都成，张正方，王吉德（新疆大学化学化工学院，新疆 乌鲁木齐830046）关键词：咪唑啉；合成；缓蚀性能；N-80 钢；盐酸中图分类号：O646.6文献标识码：A咪唑啉类化合物1，2能够提供!电子和杂原子使其吸附在金属表面，从而达到缓蚀作用。而分子中不饱和键的引入有助于缓蚀效率的提高3。用苯甲醛、三乙烯四胺及丙
2、烯酸为原料合成了咪唑啉型化合物 SEI，进行了 IR 表征，用失重法及电化学考察其在 1mOI/L 盐酸溶液中对 N-80钢的缓蚀性能，结果表明，用量为 10mg/L 时可达最佳缓蚀效率。随着温度的升高，缓蚀效率降低，50C缓蚀效率仍可达 80%以上。1实验部分1.1试剂和仪器试剂均为分析纯，水为二次蒸馏水。旋转蒸发仪（郑州长城科工贸有限公司），CHI660A 电化学 工 作 站（上 海 辰 华 仪 器 公 司）。BRUKEREUINOX-55 红外光谱仪1.2咪唑啉化合物的合成室温 10.3g（0.1mOI）三乙烯四胺溶解于 15mL乙醇溶液，缓慢滴加溶有 0.1mOI 苯甲醛的乙醇溶液 2
3、0mL，加热回流 3 4h，冷至室温，减压蒸出乙醇，搅拌下缓慢滴加 0.1mOI 丙烯酸继续反应，加适量二甲苯作携水剂，加热回流分水，150C反应2 3h，缓慢升温至 180C继续反应 2 3h，当分水器中水量不再增加时，蒸出二甲苯，得深红棕色粘稠状咪唑啉化合物。1.3缓蚀性能的测定1.3.1失重法试样为 N-80 矩形碳钢片（天津市第一石油化工厂生产）40mm X 12mm X 2mm，经耐水砂纸逐级打磨，蒸馏水冲洗，丙酮除油，室温下干燥后备用。腐蚀介质 1mOI/L 盐酸，30 1 1C下浸泡 72h 取出，用橡皮擦除腐蚀产物，蒸馏水冲洗，稀 NaOH 溶液中和后再用蒸馏水冲洗，乙醇超声清
4、洗，干燥后称重。由试样在盐酸中浸泡前后所得失重来计算其腐蚀速度!（g cm-2 h-1）和缓蚀效率（%）。1.3.2电化学方法电化学测试采用三电极体系。参比电极为饱和甘汞电极（SCE），大面积铂片做为辅助电极。N-80 矩形碳钢片的四周用环氧树脂涂封作为研究电极，暴露于溶液中的面积为 0.24cm2（12mm X 2mm），测试前用砂纸打磨至镜面，蒸馏水冲洗后擦干。极化曲线和交流阻抗测量均采用 CHI660 电化学工作站进行测试。极化曲线扫描起止电位为-700 -300mV，扫描速度为 0.5mV/S。交流阻抗测试的频率范围为 10-1105Hz，交流激励信号幅值为 5mV。阻抗数据处理采用
5、EOUIVCRT 拟合软件进行拟合。所测得的电位均相对于饱和甘汞电极（SCE）。2结果与讨论2.1红外谱图红外谱图中 1643cm-1处强有吸收峰，应为 C=C 的吸收峰。1566cm-1和 1493cm-1为 C=N 吸收峰，表明合成的产物为咪唑啉化合物4。701cm-1和 757cm-1为苯环吸收峰，3289cm-1为 N-H 的伸缩振动峰。2.2失重法测缓蚀性能缓蚀效率!=!-!式中!和!分别为 N-80 钢在空白溶液和加有缓蚀剂的 1mOI/L 盐酸溶液中的腐蚀速度。表 1 给出了在温度 30 1 1C下 N-80 钢在加有不同浓度缓第 16 卷第 6 期2004 年 12 月化 学
6、研 究 与 应 用ChemicaI ReSearch and AppIicatiOnVOI.16，NO.6Dec.，2004蚀剂的盐酸溶液中的腐蚀速度和缓蚀效率。从表中可以看出，添加少量缓蚀剂就可以获得较高的缓蚀效率，在缓蚀剂的加入量为 10mg/L 时，缓蚀效率可达 89.6%。观察试片表面可以清楚地看到，空白盐酸中的试片表面有一层黑色的腐蚀膜，而加有缓蚀剂的试片表面均光亮平整。说明缓蚀剂的加入对试片的腐蚀起到了很好的抑制作用。表 1失重法实验结果TabIe 1ResuIt of weight Ioss measurementsc!W1 X 10-3!（mg L-1）（g）（g cm-2 h
7、-1）（%）00.70500.890-50.07680.09789.1100.07400.09389.6200.11070.14084.3500.12130.15382.82.3极化曲线法测缓蚀性能图1 为 N-80 钢电极在温度为 30 1 1C时的1moI/L 盐酸溶液及加有不同浓度缓蚀剂 SEI 的1moI/L 盐酸溶液中的极化曲线图。表 2 为各动力学参数及缓蚀效率。此时缓蚀效率按下式进行计算5，6：图 1N-80 钢在 1moI/L HCI 中的 TafeI 曲线Fig.1TafeI pIots of N-80 steeI in 1 moI/L表 2N-80 钢在 1moI/L 盐酸
8、溶液中的极化曲线参数TabIe 2Potentiodynamic poIarization parametersin the corrosion for N-80 steeI in 1moI/L HCI soIutioncEcorrbcicorr!（mg L-1）（mV）（mV）（A cm-2）（%）0-4891331380-5-4521438394.010-4561547594.620-45015910192.750-46813817487.4!=icorr-icorricorricorr和 icorr分别为空白和加有缓蚀剂时的腐蚀电流密度，由塔菲尔直线外推法计算所得。从图 1中可以看出，加
9、入缓蚀剂后，腐蚀电流密度明显降低，阴阳极反应均受到抑制，腐蚀电位正移!Ecorr=Ecorr-Ecorr 0（Ecorr是空白溶液中 N-80 钢的腐蚀电位，Ecorr是加有缓蚀剂的溶液中 N-80 钢的腐蚀电位），说明该缓蚀剂对阳极反应有较强的抑制作用，可认为其是阳极型缓蚀剂。2.4交流阻抗法测缓蚀性能温度为 30 1 1C时 N-80 钢在加有不同浓度缓蚀剂 SEI 的 1moI/L 盐酸溶液中所测得的阻抗谱图见图 2。由 EOUIVCRT 软件进行拟合所得等效电路如图 3 所示，各阻抗参数由表 3 给出。图 2N-80 钢在 1 moI/L HCI 溶液中的 Nyguist 曲线Fig.
10、2Nyguist pIots of N-80 steeI in 1moI/L HCI soIution表 3N-80 钢在 1moI/L 盐酸溶液中的交流阻抗参数TabIe 3AC impedance parameters in the corrosionfor N-80 steeI in 1 moI/L HCI soIutioncEcorrRtCd!（mg L-1）（mV）（#cm2）（F cm-2）%0-49313148-5-4532228994.110-45223210394.320-44920611693.650-45115918391.7此时缓蚀效率由下式表示：!=Rt-RtRt式中
11、 Rt和 Rt分别为加有和未加有缓蚀剂时的传递电阻值，从图 2 中可以看出加入缓蚀剂后，阻抗值有了较大的变化。由等效电路及阻抗谱图表现为较好的半圆弧，说明 N-80 钢在 1moI/L 盐酸中的腐蚀过程受传荷控制17。258化 学 研 究 与 应 用第 16 卷图 3金属溶液界面等效电路图Fig.3EguivaIent circuit for the metaI/acid interfaceRt：charge-transfer resistance；Rs：soIution resistance；Cd：capacitance of the eIectricaI doubIe表 4N-80 钢在
12、1 moI/L 盐酸中的电化学参数TabIe 4The eIectrochemicaI parameters for N-80steeI eIectrode immersed in 1 moI/L HCI soIutionTemperature（C）Ecorr（mV）icorr（mA cm-2）!（%）30-489（-457）1.380（0.075）94.640-488（-483）2.690（0.456）83.050-475（-490）8.705（1.698）80.560-456（-484）23.43（5.885）74.9注：括号内数值为加有 10 mg/L SEI 的盐酸中的电化学参数。2.
13、5温度的影响图 4 为 N-80 钢在盐酸中腐蚀电流密度的阿仑尼乌斯曲线，表 4 给出了 N-80 钢在 1moI/L 盐酸（加有10mg/LSEI的盐酸中）电化学参数和缓蚀效率。可以看出无论是否添加缓蚀剂，腐蚀电流密度均随温度的升高而升高，而未加缓蚀剂比加有缓蚀剂时腐蚀电流密度升高的速度快得多，说明缓蚀剂在所研究的温度范围内有很好的缓蚀效果。图 4N-80 钢在盐酸中的 Arrhenius 曲线（a）1moI/L HCI；（b）1moI/L HCI+10mg/LFig.4Arrhenius sIops caIcuIated fromcorrosion density for N-80 ste
14、eI in；（a）1moI/L HCI（b）1moI/L HCI+10mg/L SEI加有和未加有缓蚀剂 SEI 时所计算出的反应活化能分别为 120kJ/moI 和 79kJ/moI。参考文献：1Hosseini M，Mertens S F L，Ghorbani M，et aI.Mater.Chem.Phys.2003，78（3）：800-808.2Wang D X，Li S Y，Wang M J，et aI.Corros.Sci.1999，41（10）：1911-1919.3Bentiss F，TraisneI M，Gengembre L，et aI.Appl.Surf.Sci.1999，
15、152（3-4）：237-249.4张光华，李俊国，郭炎，等.腐蚀科学与防护技术.2002，14（2）：95-97.5曹楚南.腐蚀电化学.北京：化学工业出版社，1994.6EIkadi L，Mernari B，TraisneI M，et aI.Corros.Sci.2000，42（4）：703-719.7MuraIidharan S，Iyer S V K，Ouraishi M A.Corros.Sci.1995，37（11）：1739-1750.Synthesis and corrosion inhibition performance of a novelinhibitor in hydro
16、chloric AcidGUO Wei，LIU Rui-guan，SUN Du-cheng，ZHANG Zheng-fang，WANG Ji-de（CoIIege of Cmemistry and ChemicaI Engineering，Xinjiang University，Urumgi830046，China）Abstract：A noveI imidazoIine compound SEI was synthesized from benzaIdehyde，triethyIenetetramine and cryIicacid.Its structure was characteriz
17、ed by IR spectrum.The corrosion-inhibition was studied through eIectrochemicaIimpedance spectroscopy（EIS），potentiodynamic poIarization curves and gravimetric measurements.The obtainedresuIts showed that SEI reveaIed a good corrosion-inhibitor and performed pretty inhibiting efficiency for N-80 steeI
18、in 1moI/L HCI soIution.The inhibition efficiency was high with addition of 10 mg/L SEI in 1 moI/L HCI soIution.The effect of temperature for inhibition efficiency was aIso studied，the resuIt show the inhibition efficiency decreasedwith the increased of temperature，but the inhibition efficiency was o
19、ver 80%when the temperature was 50C.Key words：midazoIine；synthesis；corrosion-inhibitor；N-80 steeI；hydrochIoric acid（责任编辑李瑛）358第 6 期郭卫等：一种酸洗缓蚀剂的合成及缓蚀性能研究一种酸洗缓蚀剂的合成及缓蚀性能研究一种酸洗缓蚀剂的合成及缓蚀性能研究作者：郭卫，刘瑞泉，孙都成，张正方，王吉德作者单位：新疆大学化学化工学院,新疆,乌鲁木齐,830046刊名：化学研究与应用英文刊名：CHEMICAL RESEARCH AND APPLICATION年，卷(期)：2004,16(
20、6)被引用次数：3次 参考文献(7条)参考文献(7条)1.Muralidharan S;Iyer S V K 查看详情2.Elkadi L;Mernari B;Traisnel M 查看详情外文期刊 2000(04)3.曹楚南 腐蚀电化学 19944.张光华;李俊国;郭炎 三苯环咪唑啉季铵盐的合成与缓蚀性能期刊论文-腐蚀科学与防护技术 2002(02)5.Bentiss F;Traisnel M;Gengembre L 查看详情6.Wang D X;Li S Y;Wang M J 查看详情外文期刊 1999(10)7.Hosseini M;Mertens S F L;Ghorbani M 查看
21、详情 本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1.李伟华.何桥.张胜涛.裴长岭.王爱华 一种新型三唑类酸洗缓蚀剂的缓蚀机理研究会议论文-20072.杨少林.Yang ShaoLin 酸洗缓蚀剂配方改进研究期刊论文-贵州化工2007,32(6)3.张玉芳.路民旭.李爱兰.邸超 咪唑啉及其衍生物对碳钢在CO腐蚀介质中的缓蚀机理研究进展会议论文-19994.姜德成.曹立山.JIANG De-cheng.CAO Li-shan 新型三唑衍生物作为20g钢的H2SO4酸洗缓蚀剂作用机理的研究期刊论文-齐齐哈尔大学学报（自然科学版）2009,25(5)5.史瑞兰.蔡固平.曾光明.张蕴辉 利用盐酸酸
22、洗废液制取复合亚铁絮凝剂期刊论文-环境科学与技术2004,27(4)6.徐锐.吴三毛.吴小芳 系列化学清洗缓蚀剂的研制和应用期刊论文-江西电力2003,27(2)7.赵丽萍.郑建国.ZHAO Li-ping.ZHENG Jian-guo 新型多用固体酸洗缓蚀剂期刊论文-腐蚀与防护2007,28(10)8.张玉芳.路民旭.李爱兰 咪唑啉及其衍生物在CO2腐蚀介质中的缓蚀行为研究进展期刊论文-精细石油化工2001(5)9.张平根.胡皆如.Zhang Pinggen.Hu Jieru 利用钢铁酸洗废液制备污水处理剂期刊论文-钢管2005,34(1)10.邹品果.谢学军.王浩.高扬.梁宵.阳洋.李钊.肖调兵 一种咪唑啉灰管酸洗缓蚀剂的性能研究会议论文-2010 引证文献(3条)引证文献(3条)1.李蔚萍.向兴金.肖加敏.胡墨杰 新型完井液缓蚀剂HCA-3H研究与评价期刊论文-石油化工腐蚀与防护2008(3)2.连辉青.刘瑞泉.朱丽琴.王吉德 噻唑衍生物在酸性介质中对A3钢的缓蚀性能期刊论文-应用化学 2006(6)3.陈文武 贵金属元素分析测试技术研究学位论文硕士 2005 本文链接：http:/
