931 为 咪 唑 啉 衍 生 物 , 单 独 使 用 缓 蚀 率 可 达
94.44 %, 与其他有机或无机物复配使用时缓蚀效率 可达 97 .16 %～ 99 .86 %[。21]
目前 , 国外对于咪唑啉系缓蚀剂的研究已经比
较深入 , 实现了大规模的工业化生产 , 并应用到许多
行业 。 我国咪唑啉型缓蚀剂的研究大约始于 19 世
相对于咪唑啉衍生物在油 、气工业中的广泛应 用 , 对咪唑啉衍生物的缓蚀机理的研究并不充分和 清楚 , 没有形成一定的理论体系 , 处于初步探讨的阶 段 。 例如 :Wang 等[ 24] 通过量子化学的方法研究了 取代基对咪唑啉衍生物缓蚀性能的影响 , 认为 B 部 分起重要作用 , Edw ards[ 25] 则认为 B 部分对改善咪 唑啉缓 蚀性能毫无作 用 ;Jovancicevic 等[ 26] 的 研究
P RESEN T SIT UAT ION OF IM IDAZOLINE P ICKLING INH IBITORS
YU Jian-hui , PENG Qiao
(I nstitute o f Chemical Engineering , Dalian U niversity of Technology , Dalian 116012, China)
第 24 卷第 N & PROT ECT ION
Vol .24 No .11 N ovember 2003
咪唑啉型酸洗缓蚀剂的研究现状
于建辉 , 彭 乔
(大连理工大学化工学院 , 大连 116012)
摘 要 :概述了咪唑啉型缓蚀剂的结构及其缓蚀 机理 , 主要介绍了国内咪唑啉型酸洗缓蚀剂的研究现 状 。 关键词 :咪唑啉 ;酸洗 ;缓蚀剂 中图分类号 :T G174 .42 文献标识码 :A 文章编号 :1005-748X(2003)11-0473-04
Abstract :T he structure and inhibiting principles of the imidazoline inhibitors are summarized, and the present situation
of imidazoline pickling inhibitors in China is introduced.
咪唑啉类 O P-10
咪唑啉类 咪唑啉类 , 酰胺类
5 国内研制的部分咪唑啉型酸洗缓蚀剂
表 1 是笔者收集整理的国内期刊上发表的咪唑 啉型酸洗缓蚀剂的名称 、主要组分 、应用范围(腐蚀
介质 、适用金属)等资料 。
6 结 语
咪唑啉类缓蚀剂是环境友好缓蚀剂 ;制备方法 简单 、原料易得 , 高效 、低毒 , 只需加入少量就有很好 的缓蚀效果 , 是一种性能优良的缓蚀剂 。 其适用范 围广 , 既适用于黑色金属 , 也适用于有色金属 。 发展 咪唑啉型两性表面活性剂 、咪唑啉型缓蚀剂及其衍 生物 , 并在此基础上不断地探讨其腐蚀机理是非常 有意义的 。
Key words :Imidazoline ;Acid pickling ;I nhibito r
1 引 言
咪唑啉作为缓蚀剂首次使用是在 1946 年 9 月 , 首次使用的咪唑啉缓蚀剂是一种咪唑啉及其盐的碳
氢化合物溶液 。 咪唑啉型两性表面活性剂最早是由 Hans .S .Mannheimer 在 50 年代开发的 , 并用“ 两性 的”来命名[ 1] 。
收稿日期 :2003-03-19
图 3 咪唑啉型缓蚀剂
3 咪唑啉型酸洗缓蚀剂的性能研究
咪唑啉类缓蚀剂是广泛应用于石油 、天然气工 业生产的一类缓蚀剂 。 我国开发了多种咪唑啉类缓 蚀剂应用于工业生产 。 郑家 等用我国富产的天然 油料与多胺反应制取了咪唑啉类缓蚀剂[ 4] ;我国玉
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由羧酸 、多胺和氯化苄按不同的配比可合成多 种咪唑啉季铵盐 , 具有极好的缓蚀性能 。 咪唑啉季 铵盐分 别与 硫脲 、苯甲 酸以 质量 比 4∶1 复 配 , 在 10 %盐酸中加 20mg/ L 复配物对 Q235 钢的缓蚀效 率分别为 96 .34 %和 95 .19 %[ 16] 。
陈家坚[ 22] 研究了咪唑啉季铵盐对碳钢腐蚀电 化学行为的影响 , 咪唑啉季铵盐的添加使碳钢在盐 酸溶液中的 腐蚀受 到强烈 抑制 , 其 缓蚀效 率达 到 90 %以上 ;张光华[ 23] 通过研究发现 , 双烷基咪唑啉 季铵盐阳离子表面活性剂缓蚀率高(99 .6 %以上), 抑雾作用强(85 %以上), 酸洗耗酸量低 。
既能向金属的 d 轨道提供电子 , 又能用反键轨
于建辉等 :咪唑啉型酸洗缓蚀剂的研究现状
道接受金属电子形成稳定反馈键的化合物就可能是 优良的吸附型缓蚀剂 。当缓蚀剂分子与金属表面距 离较近时 , 咪唑啉上的大 π 键 , 就 会有 π 电子进入 F e 的空 d 轨道 , 反 π轨道(π＊)又可接受 Fe 的 d 轨 道中的电子形成反馈键产生多中 心的化学吸附作 用[ 28] 。
结构与其缓蚀性能间的关系 。 邵彤等[ 16] 探索了咪
唑啉类化合物的结构 、组成与其缓蚀性能的关系 ;
为了得到更好的缓蚀效果和经济效益 , 咪唑啉
复配的研究日益广泛 :IMC-1 在较低浓度下缓蚀率
可达到 94 .6 %, 将其与炔醇 、硫脲进行二元复配效 果较好[ 17] ;咪唑啉型和季铵盐类缓蚀剂具有较好的
纪 70 年代 , 发展咪唑啉系缓蚀剂只是近十几年的事
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情 , 从品种和应用上都是刚刚起步 。 3 .2 咪唑啉季铵盐
当咪唑啉环上氮原子的化合价变成四价时 , 就 成为咪唑啉季铵盐 , 由于 N +对金属表 面有着强烈 的吸附作用 , 所以咪唑啉衍生物的缓蚀性能远比咪 唑啉为好[ 9] 。
董泽华等[ 13] 采用计算机控制腐蚀测试系统 , 用
动电位扫描和数据处理的方法 , 研究了油溶性咪唑 啉酰胺 的缓蚀 行为 ;陈卓 元等[ 2] 用动 态挂 片的方 法 , 研究了咪唑啉缓蚀剂的缓蚀效率 ;邸静等[ 14] 用
电化学法研究咪唑啉类缓蚀剂对碳钢的缓蚀性能 。 杨怀玉等[ 15] 研究了在 H2S 溶液中咪唑啉分子
同缓蚀效应 。
3 .1 咪唑啉型酸洗缓蚀剂的缓蚀性能研究 IS-129 、IS-156[ 9] 、SS-811[ 10] 属于咪唑啉型盐酸
酸洗缓蚀剂 , 其中 SS-811 也适于醋酸介质 。 它们对 20#钢的缓蚀效率可达到 98 %以上 ;新型咪唑啉缓 蚀剂 IM[ 5] 对 20A 碳钢缓蚀效率可达到 99 %;EC-2 是混合控制型缓蚀剂 , 可以将 20#钢的腐蚀速度控 制在 0 .6g/ (m2·h)以下[ 11] ;松香基咪唑啉系缓蚀剂 在 10 %盐酸中 , 0 .1 %的使用浓度即可使 Q235 钢缓 蚀率达 97 %～ 99 %[ 12] 。
图 1 咪唑 图 2 咪唑啉
2 咪唑啉型缓蚀剂的结构
咪唑啉是含两个氮原子的五元杂环化合物 , 其 母体结构是咪唑[ 1] , 二 氢代咪唑被命 名为咪唑啉 , 其杂环大小与咪唑一致(见图 1 , 图 2)。
咪唑啉型缓 蚀剂 , 一般 由三部分 组成[ 3] :具有 一个含氮的五元杂环(A), 杂环上与 N 成键的含有 官能团的支链 R1(B , 如酰胺官能团 , 胺基官能团 , 羟基等)和长的碳链支链 R2(C), 见图 3 。
于建辉等 :咪唑啉型酸洗缓蚀剂的研究现状
米油资源丰富 , 颜红侠等[ 5] 以其为原料研制出烷基 咪唑啉型缓蚀剂 IM ;罗 媛等[ 6] 采用石油化工中
价廉易得的环烷酸为原料 , 合成了咪唑 啉 ;黄光团 等[ 7] 合成了咪唑啉衍生物 HO-7 、HO-8 ;何耀春等[ 8]
合成了咪唑 啉衍生物 MC 、MP , MC 与 MP 具有协
表 1 国内研制的部分咪唑啉型酸洗缓蚀剂
缓蚀剂名称 1017[ 29 , 30]
主要组分 多氧烷基咪唑啉油酸
介质 盐酸 、H2S
金属 钢铁
年代 1971
仿依毕特-30A [ 29] IS-129[ 9] IS-156[ 9]
SH-707[ 29 , 30] S S-811[ 10] 川天 1-3[ 30] BH-2[ 29 , 30] WH-C[ 29] WH-02[ 29] 581[ 29] F-102[ 29] HO-7[ 7] HO-8 CL-1[ 31]
北京化工学院 武汉大学 武汉大学
北京化工学院 西安热工研究所
华东化工学院
华中理工大学 胜利油田纯梁采油厂
武汉水利电力大学 西安热工研究所 北京化工学院
承德石油专科学校 武汉石油化工厂
华中科技大学
湖北省鄂州电厂
D L Y[ 19]
IM C-1[ 17] IS-136[ 32]
IM [ 5] KS-98[ 33]
表明具有长链 C8-C20的部分 C 对咪唑啉的缓蚀性能 至关重要 , 而 Ram achandran 等[ 27] 认为 C 部分没有 作用 。
根据有机缓蚀剂的缓蚀机理[ 9] , 咪唑啉是由以 负电性 O 、S 、N 等原子为中心的极性基和以 C 、H 为 中心的非极性基所组成 。 前者吸附于金属表面 , 后 者位于离开金属的方向 。当金属吸附了这类化合物 时 , 可使表面能量状态稳定化 , 又由于非极性基排列 在金属表面形成疏水薄膜 , 可以抵抗电荷的移动 , 从 而使得腐蚀反应受到抑制 。
咪唑啉类缓蚀剂对碳钢等金属在盐酸介质中有
优良的缓蚀性能 , 这类缓蚀剂无特殊的刺激性气味 , 热稳定性好 , 毒性低 。咪唑啉缓蚀剂的突出优点是 : 当金属与酸性介质接触时 , 可以在金属表面形成单 分子吸附膜 , 以改变氢离子的氧化还原电位 , 也可以 络合溶液中的某些氧化剂 , 降低其电位来达到缓蚀 的目的[ 2] 。
咪唑啉类 咪唑啉衍生物
咪唑啉衍生物 联氨