丙炔醇改性硫脲基咪唑啉在CO2/H2S共存体系中对X65钢的腐蚀抑制作用

目的 提高硫脲咪唑啉类缓蚀剂在CO2/H2S共存体系中的缓蚀效果,并揭示缓蚀机理.方法 利用丙炔醇对硫脲基咪唑啉(TAI)进行改性得到双炔丙基甲氧基硫脲基咪唑啉(DPFTAI),通过动态失重试验、极化曲线测试、交流阻抗测试分析其腐蚀性能.采用Material Studio 7.0软件模拟计算其分子轨道能量、Fukui指数、表面相互作用力和吸附状态、缓蚀剂分子与侵蚀性离子间的相互作用情况等,验证DPFTAI的缓蚀效果.结果 在不含H2S的条件下,TAI和DPFTAI的缓蚀效率均高于93％,当含有2000 mg/L H2S后,DPFTAI的缓蚀效率仍高达91.96％,且比TAI高出18.22％.模拟计算表明,DPFTAI有3个吸附中心,分别为其咪唑啉环上的2个N原子和DPFTAI分子侧链上的S原子,其与铁表面的相互作用能为29.66 kcal/mol,而TAI只有一个吸附中心,为其分子上的S原子,其与铁表面的相互作用能为22.46 kcal/mol;DPFTAI周围的HS–浓度明显大于TAI周围的HS–浓度.上述结果说明在CO2/H2S腐蚀体系中,DPFTAI在钢材表面的吸附效果明显优于TAI,因此缓蚀效果更好.结论 通过丙炔醇对TAI进行改性后,缓蚀剂DPFTAI抗CO2/H2S的腐蚀性能明显提高.吸附能力的提升是DPFTAI腐蚀抑制性能提高的主要原因.     

咪唑啉衍生物与Fe_4簇模型相互作用的密度泛函理论研究

采用量子化学计算方法的密度泛函理论(DFT),在BPW91/6-311G(d,p)基组水平上优化了四个咪唑啉类衍生物和Fe4簇模型的基态结构。在此基础上,用相同的基组水平和极化连续介质模型(PCM)分别计算了四个分子在气相,水相和双电层中的前线轨道能量,以及与Fe4簇模型的结合位点和结合能。结果表明,咪唑啉类衍生物的负电荷主要分布在咪唑啉环的氮原子和侧链的氧(或硫)原子上;在溶剂中,其缓蚀率与HOMO轨道能量呈正相关,四个化合物均可向Fe4簇原子转移电荷。吸附位点和结合能分析表明咪唑啉环上的氮原子和侧链的氧(或硫)原子可与铁原子以化学吸附的方式结合,形成稳定的吸附络合物,在侧链上的结合能比与环上结合能相对更高。     

含硫咪唑啉衍生物对氢氟酸中钢的缓蚀作用机理

咪唑啉衍生物与硫脲的缩合物(简称 SM)对低碳钢在氢氟酸、盐酸、硫酸、柠檬酸中的具有优异的缓蚀作用,本工作主要研究了它们对氢氟酸中钢的缓蚀机理。一、实验方法1.样品准备SM 缓蚀剂是硫脲与咪唑啉衍生物按不同分子比例制得的缩合物。S 代表硫脲基,M 代表1-氨乙基-2-十一烷基咪唑啉基。经筛选,本研究选取 S 与 M 的1:1和1:3缩合     

咪唑啉型缓蚀剂中疏水基团对N80钢在CO2饱和的3%NaCl溶液中的缓蚀性能影响

合成了四种含有不同疏水基团的咪唑啉型缓蚀剂,即正丁基咪唑啉(IM-4)、壬基咪唑啉(IM-9)、十一烷基咪唑啉(IM-11)和十七烷基咪唑啉(IM-17),产物经红外,紫外光谱等进行表征.在静态及动态条件下,用失重法、电化学等方法研究各缓蚀剂对N80钢在CO2饱和的3%NaCl溶液中的缓蚀性能.结果表明,静态条件下,缓蚀剂的缓蚀性能与疏水基团的碳链长度、空间位阻及其水溶性有关;在介质流速为5 m/s的动态条件下,缓蚀剂的缓蚀效率显著降低,对缓蚀剂的疏水和屏障作用要求更高.     

温度对咪唑啉缓蚀剂成环程度及缓蚀性能的影响

以二乙烯三胺和油酸为原料,在一定反应时间、不同反应温度下合成了系列咪唑啉缓蚀剂。应用红外、紫外分光光度计对合成缓蚀剂进行了分析鉴定,测定了不同反应温度下得到产物的酸值,并用电化学极化曲线法研究了产物的缓蚀性能。结果表明,反应温度越高成环化越高,产物缓蚀性能越好,并且烷基酰胺化和烷基酰胺环化同时进行;极化曲线表明添加该缓蚀剂均可不同程度抑制阴阳极反应,属于混合型缓蚀剂。     

咪唑啉和季铵盐类缓蚀剂对P110S钢的缓蚀作用和机理研究

采用失重法、极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)和扫描电镜(SEM)研究了咪唑啉和季铵盐缓蚀剂在H_2S/CO_2环境中对P110S钢的缓蚀作用和缓蚀机理。结果表明,咪唑啉缓蚀剂和季铵盐缓蚀剂均为阳极型缓蚀剂;在120℃,H_2S分压为0.55 MPa、CO_2分压为0.80 MPa的环境中,两种缓蚀剂均有一定的缓蚀作用,能有效抑制P110S钢的腐蚀;添加浓度为200 mg·L~(-1)时,咪唑啉缓蚀剂的缓蚀效率可达87.23%。     

咪唑啉类化合物在HCl溶液中对碳钢的缓蚀机理分析

目的 研究咪唑啉（IM）及咪唑啉基脲（IU）在盐酸溶液中对碳钢的缓蚀性能。方法 采用静态失重法、电化学测试技术、表面形貌及官能团分析、热力学等温方程等方法,研究缓蚀剂在不同温度的盐酸溶液中对Q235碳钢的缓蚀性能和吸附规律。结果 在静态失重试验中,室温下,随着IM、IU缓蚀剂的加入,碳钢的腐蚀速率从12.54 mg/(cm2?h)分别降低到5.132、0.145 mg/(cm2?h),IM、IU的缓蚀率分别为59.1%和98.9%。随着温度的升高,缓蚀效率略有下降。极化曲线试验表明,增加两种缓蚀剂的浓度,腐蚀电位负移,阳极电流密度下降明显。交流阻抗的测试显示,随着两种缓蚀剂浓度的增大,拟合参数Rct增大、Cdl减小,证明缓蚀剂在金属表面取代了水,并吸附成膜。研究等温吸附模型发现,两种缓蚀剂分子在碳钢表面的吸附符合Langmuir等温吸附方程,且根据SEM及XPS分析,证明缓蚀剂分子通过N原子与金属形成共价键,在金属表面吸附成膜。结论 咪唑啉和咪唑啉基脲对碳钢均具有缓蚀效果,且咪唑啉基脲的缓蚀效果更优异。两种缓蚀剂均属于混合型缓蚀剂,且以抑制阴极腐蚀反应速率为主。两种咪唑啉化合物在碳钢表面的吸附过程为自发放热过程,其吸附规律遵循Langmuir吸附等温模型,属于单分子层吸附。     

盐酸溶液中烷基咪唑啉对铜的缓蚀行为

采用了电化学阻抗、极化曲线和循环伏安等方法研究了2-十一烷基-N-羧甲基-N-羟乙基咪唑啉(UHCI)在5%HCl溶液中对铜的缓蚀行为。结果表明,UHCI对铜有明显的缓蚀作用,随着缓蚀剂浓度的增加,其缓蚀率增大,但当缓蚀剂质量浓度达到0.15%后,再增加缓蚀剂浓度,缓蚀效率不再提高;该缓蚀剂是一种混合型缓蚀剂,同时抑制了阴极还原和阳极氧化过程。量子化学计算结果表明,缓蚀剂分子主要通过O(14)提供电子与金属原子成键,在金属表面发生化学吸附。     

咪唑啉衍生物对钢在酸中的缓蚀作用与电子密度和前线轨道能量的关系

<正> 关于二苄基亚砜、硫脲及其它含氮的有机化合物或其混合物对铁在 HF 酸中缓蚀作用已有一些报导。本工作研究含 N、S 或 O 的咪唑啉衍生物对钢(20A,A3,X20)在HF 酸、HCl 酸和柠檬酸中的缓蚀作用。用量子化学的 CNDO/2方法计算了各咪唑衍生物分子中原子的电子密度,同时也计算了前线轨道(HOMO、LUMO)的能量。将计算结果和用失重法测出的腐蚀速度和缓蚀效率进行比较,表明1-氨乙基-2-十一烷基咪唑啉-硫脲缩合物(SM-型化合物)的缓蚀效率最高,是一种性能优良的缓蚀剂。     

咪唑啉缓蚀剂在CO_2/H_2S共存体系中的构效关系研究

合成了4种具有不同亲水基的油酸基咪唑啉衍生物。使用接触角测试、原子力力曲线、动态失重实验和分子动力学模拟研究了它们在20#碳钢表面的亲水和疏水性以及在CO2/H2S共存环境中不同流速下对20#碳钢的缓蚀行为。结果表明:静态条件下,侧链含有两个胺基乙撑的咪唑啉的缓蚀效果最好,在缓蚀剂浓度为100 mg/L时,缓蚀率达86.8%;流速为5.5 m/s时,侧链含有3个胺基乙撑的咪唑啉的缓蚀效果最好,在缓蚀剂浓度为100 mg/L时,缓蚀率达73.6%;咪唑啉缓蚀剂的疏水性、粘附力和吸附能均随胺基乙撑数的增多而逐渐增强。     

一种油田型缓蚀剂的合成与性能测试

以油酸、二乙烯三胺为原料,二甲苯为携水剂合成烷基咪唑啉类缓蚀剂,并与氯化苄进行季铵化反应.在5%HCl介质中,采用静态失重法及电化学法对所合成的咪唑啉缓蚀剂与有机化合物的协同缓蚀作用及对A3钢在模拟油田回注水中的缓蚀性能进行了研究.结果表明,咪唑啉类缓蚀剂与非离子表面活性剂和肉桂醛有明显的协同作用,其最佳质量复配比为10:1:1,为一种以阳极为主的混合型缓蚀剂,该油田型缓蚀剂在静态条件下对A3钢的缓蚀率可达99.3%.     

盐酸体系不锈钢缓蚀剂的开发

采用失重法和扫描电镜法,测定了五种缓蚀剂对浸没于8%盐酸介质中不锈钢的缓蚀作用,确定了在盐酸体系中对不锈钢具有较好缓蚀性的单组分、二元和三元缓蚀剂配方.实验结果表明:咪唑啉,十六烷基三甲基溴化铵具有较好的缓蚀效果;十六烷基三甲基溴化胺在使用浓度为700 mg/L时,缓蚀率为90.0%;十六烷基三甲基溴化铵与三乙醇胺、咪唑啉及硫脲复配后,缓蚀剂各组分浓度为单组分最佳浓度一半的情况下,缓蚀率分别达到为91.8%、90.8%和89.7%,缓蚀剂的成本得以下降;三元复配缓蚀剂中,咪唑啉-硫脲-乌洛托品和咪唑啉-硫脲-三乙醇胺两种缓蚀剂的缓蚀率均高于90%,且使用成本低,是理想的盐酸体系不锈钢缓蚀剂.扫描电镜图像表明,添加了缓蚀剂的金属表面腐蚀轻微,表面光滑,且不存在明显的点蚀倾向,缓蚀剂对金属表面起到很好的保护作用.     

油酸基咪唑啉缓蚀剂的合成与缓蚀性能

以油酸和二乙烯三胺为主要原料,合成了一种咪唑啉缓蚀剂。采用傅立叶红外变换光谱仪（FTIR）测量产品的红外光谱,分析官能团,推断分子结构;采用失重法、Tafel曲线外延法、电化学阻抗技术等对合成的缓蚀剂在模拟气田水环境中的缓蚀性能及缓蚀机理进行了研究。结果表明,合成缓蚀剂的红外光谱中含有较强的咪唑啉特征吸收峰,其氮原子上存在孤对电子,可与金属原子配位结合形成牢固的化学吸附层。缓蚀剂对Q235试样在模拟气田水环境中具有较强的缓蚀作用,当浓度仅为100mg·L^-1时缓蚀率即可达到85%左右,并随缓蚀剂浓度增大而增大。缓蚀剂分子在金属表面吸附并成膜,阻止侵蚀性的离子在金属表面吸附和氧原子的扩散,从而起到保护金属的作用,缓蚀剂为阳极型缓蚀剂。     

CO_2/H_2S腐蚀体系中咪唑啉季铵盐与3种阳离子表面活性剂间的缓蚀协同效应

采用分子动力学模拟技术对CO_2/H_2S腐蚀体系中咪唑啉季铵盐(IAS)与3种阳离子表面活性剂间的缓蚀协同效应进行了预测,并通过失重法、极化曲线测试、XPS分析等对预测结果进行验证,同时探讨了缓蚀协同机理。结果表明,IAS与十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)间存在较好的缓蚀协同效应,所形成的复合缓蚀剂属于以抑制阳极为主的混合型缓蚀剂;XPS分析结果表明,复合缓蚀剂中起主要缓蚀作用的物质可能为IAS,而表面活性剂则起到填补缓蚀剂膜层缺陷的作用,不同复配体系协同效应的差异,可能与缓蚀剂分子的空间位阻有关。     

油酸基咪唑啉缓蚀剂缓蚀性能和量子化学计算

针对CO2腐蚀特点,以植物油酸A为原料分别与二乙烯三胺、三乙烯四胺及四乙烯五胺反应合成了三种咪唑啉中间体,再利用氯化苄将其季铵化制备了A,B,C3种缓蚀剂.采用失重法、电化学方法及扫描电镜(SEM)评价了3种缓蚀剂在饱和CO2的6％ NaCl水溶液中对N80碳钢的缓蚀性能,并探讨其在N80碳钢表面的吸附行为.结果表明,缓蚀剂C缓蚀效果最优,当其加量为2.0×10-3 mol/L时,缓蚀率达到86.74％.3种缓蚀剂的吸附行为均服从Langmuir吸附等温式,属于以化学吸附为主的混合吸附.同时运用Gaussian 03W程序、密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6 31G*方法对3种咪唑啉缓蚀剂进行结构优化,得到它们的稳定构型和量化参数.量子化学计算表明,3种分子都具有较强的反应活性,活性区域集中在咪唑环和亲水支链上,其中分子C的反应活性最强,其次是B和A.理论计算与试验结果相一致.     

改性咪唑啉缓蚀剂抗H2S/CO2腐蚀性能研究

本文在合成1-(2-氨乙基)-2-十五烷基咪唑啉(A)的基础上,利用硫代氨基脲对其进行改性,制备了一种1-(2-氨基-硫脲乙基)-2-十五烷基咪唑啉(B)新型缓蚀剂。通过失重法和电化学方法研究了A、B两种缓蚀剂在H2S、CO2共存条件下对Q235钢的缓蚀性能,探讨了其在Q235钢表面的吸附行为。结果显示,改性后的缓蚀剂B具有更优的抗H2S、CO2腐蚀的缓蚀性能,最高缓蚀效率在92%以上。两者在Q235钢表面均是单分子层吸附,属于以化学吸附为主的混合吸附。最后采用量子化学方法对两种缓蚀剂的缓蚀机理进行了分析。     

咪唑啉类衍生物缓蚀性能研究

采用失重法、电化学极化法、电化学阻抗谱及表面分析来评价咪唑啉类缓蚀剂浓度、温度对缓蚀剂缓蚀效果影响的关联性,并分析了不同取代基对咪唑啉类缓蚀剂缓蚀性能的影响。结果表明,十六烷基咪唑啉对阴、阳极过程都有较好的抑制作用,尤其对阳极过程更加有效。浓度和温度对缓蚀剂缓蚀性能的影响是相互关联的。温度较低(25℃)或较高(60℃)时,缓蚀剂只有达到一定浓度才能获得较高的缓蚀率;当温度处于40～50℃时,较低浓度的缓蚀剂就能达到良好的缓蚀效果,且浓度继续增加,缓蚀率变化不大。取代基结构影响了缓蚀剂对腐蚀介质的阻碍程度。     

咪唑啉型缓蚀剂缓蚀机理的理论研究进展

咪唑啉及其衍生物是金属腐蚀缓蚀剂品种之一,相关研究十分活跃．本文从缓蚀剂分子构效关系的量子化学、缓蚀剂-金属界面体系的分子模拟和缓蚀剂分子在不同腐蚀介质中的缓蚀机理等方面的研究结果,综述了国内外有关咪唑啉型缓蚀剂的缓蚀作用机理及相关分子模拟的研究进展情况,探讨了其发展方向．     

锅炉水中咪唑啉缓蚀剂对碳钢的缓蚀行为

以油酸和二乙烯三胺为反应物、二甲苯为带水剂,制备烷基咪唑啉类缓蚀剂,对该缓蚀剂的合成条件、分子结构与在锅炉水系统的缓蚀性能的关系进行了研究.结果表明,最佳合成条件为酸胺比为1:1.4,带水剂体积占反应物总体积的20%,在145℃左右回流,逐步升温至210℃,回流8 h,产物的收率为96.5%,烷基咪唑啉衍生物的用量为20 mg/L时在锅炉水中缓蚀率可达90%以上;该缓蚀剂抑制腐蚀的原因是在碳钢表面缓蚀剂吸附成膜,有效阻挡了钢表面与水的接触.     

咪唑啉类缓蚀剂缓蚀协同效应的研究现状及展望

咪唑啉类缓蚀剂是油气田现用最普遍的缓蚀剂。而单一的咪唑啉类缓蚀剂的缓蚀效果并不理想,且成本较高。利用咪唑啉与其他物质间的协同效应增强其缓蚀性能的研究成为咪唑啉类缓蚀剂研究领域中的热点和重点。本文从六个方面对目前咪唑啉类缓蚀剂体系中的协同效应做了综述,对咪唑啉与不同物质间的协同机理进行了探讨,并对咪唑啉类缓蚀剂协同效应的研究方向进行了展望。