硫脲基松香咪唑啉季銨鹽的合成及緩蝕性能研究

發(fā)布時間：2020-09-17 20:55

　　酸化常用于鍋爐清洗過程,使鍋爐清洗達(dá)到良好的效果,但酸液會對金屬設(shè)備造成腐蝕,這就使鍋爐酸洗過程存在安全隱患。因此,人們需加強(qiáng)對酸洗過程中金屬防腐蝕的深入研究。目前防止金屬腐蝕的有效方法就是添加緩蝕劑法,因其具有操作方便、用量小以及效率高等優(yōu)點�，F(xiàn)如今隨著環(huán)保要求的不斷提高,無污染、無毒的環(huán)境友好型緩蝕劑正被科學(xué)家們尋找和開發(fā)。盡管環(huán)境友好型緩蝕劑已取得較大進(jìn)展,但仍存在工業(yè)上用量較大、成本較高等問題。因此環(huán)境友好型緩蝕劑要實現(xiàn)工業(yè)化的推廣應(yīng)用,就應(yīng)朝著高效低成本方向努力。本文提出以天然產(chǎn)物松香、二乙烯三胺、3-氯-2-羥基丙烷磺酸鈉和硫脲為主劑,經(jīng)脫水縮合、季銨化和脫氨縮合3步反應(yīng)合成出硫脲基松香咪唑啉季銨鹽,并研究了其在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%鹽酸溶液中對A3碳鋼的緩蝕性能,主要研究內(nèi)容如下:(1)以松香、二乙烯三胺為原料,氧化鋁和鎂屑為催化劑,采用溶劑法,以二甲苯為攜水劑合成了松香咪唑啉中間體。對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了紅外光譜和核磁碳譜表征,證明預(yù)期產(chǎn)物被成功合成。探討出影響松香轉(zhuǎn)化率的較佳合成條件為:摩爾比n(松香):n(二乙烯三胺)=1:1.6、環(huán)化溫度210℃、酰胺化反應(yīng)時間4h、環(huán)化反應(yīng)時間5h、酰胺化反應(yīng)溫度150℃以及攜水劑用量為反應(yīng)物總質(zhì)量的25%,在此實驗條件下,松香的轉(zhuǎn)化率為81.53%。(2)以松香咪唑啉中間體為原料,3-氯-2羥基丙烷磺酸鈉為季銨化試劑,PEG600為相轉(zhuǎn)移催化劑,異丙醇與水的混合物為溶劑,合成了松香咪唑啉季銨鹽。對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了紅外光譜和核磁碳譜表征,證明預(yù)期產(chǎn)物被成功合成。探討出影響松香咪唑啉中間體進(jìn)行SN2親核取代反應(yīng)程度的較佳合成條件為:反應(yīng)時間5h,催化劑用量為松香咪唑啉中間體物質(zhì)的量的14%,季銨化溫度123℃,摩爾比n(3-氯-2羥基丙烷磺酸鈉):n(松香咪唑啉中間體)=0.89:1,質(zhì)量比m(水):m(異丙醇)=2.14:1,在此條件下松香咪唑啉中間體進(jìn)行SN2親核取代反應(yīng)的程度最大。(3)以松香咪唑啉季銨鹽和硫脲為原料,正辛醇為穩(wěn)定劑,水為溶劑,通過縮合反應(yīng)合成了硫脲基松香咪唑啉季銨鹽。對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了紅外光譜和核磁碳譜表征,證明預(yù)期產(chǎn)物被成功合成。探討出影響硫脲基松香咪唑啉季銨鹽產(chǎn)率的較佳合成條件為:摩爾比n(硫脲):n(季銨鹽)=1.5:1,反應(yīng)溫度130℃,反應(yīng)時間3h,溶劑用量為反應(yīng)物總質(zhì)量的60%,在此反應(yīng)條件下目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)率可達(dá)61.49%。(4)將硫脲基松香咪唑啉季銨鹽應(yīng)用在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的鹽酸溶液中進(jìn)行緩蝕性能測試,采用失重、極化曲線以及交流阻抗測試手段研究了A3鋼在不同腐蝕條件下的緩蝕性能,結(jié)果表明:自制緩蝕劑的緩蝕效率隨緩蝕劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,在303 K,緩蝕劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%時,緩蝕效率最高,為90.81%;緩蝕效率隨著浸泡時間的延長而下降,但下降幅度減慢,說明其具有一定的后效性;緩蝕效率隨著溫度的升高而降低,說明此緩蝕劑不適宜在高溫下使用;該緩蝕劑可以有效地抑制鹽酸腐蝕,且自制緩蝕劑是一種以控制陰極為主的混合型緩蝕劑。(5)采用環(huán)境掃描電子顯微鏡(ESEM)、原子力顯微鏡(AFM)、接觸角(CA)以及X射線光電子能譜(XPS)測試手段對自制緩蝕劑在A3鋼表面的吸附膜進(jìn)行了表征,證實目標(biāo)緩蝕劑確實可以在碳鋼表面形成緩蝕劑吸附膜。(6)對目標(biāo)緩蝕劑的緩蝕機(jī)理進(jìn)行了初步探討,研究發(fā)現(xiàn),自制緩蝕劑在緩蝕的過程中是以物理和化學(xué)吸附共同作用吸附在碳鋼表面。
【學(xué)位單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TG174.42
【部分圖文】：