胺甲基化改性的苯并咪唑对盐酸中N80钢的缓蚀作用.pdf

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1、2014年11月西安石油大学学报(自然科学版)NOV．2014第29卷第6期JournalofXianShiyouUniversity(NaturalScienceEdition)V01．29No．6文章编号：1673-064X(2014)06-0088-06胺甲基化改性的苯并咪唑对盐酸中N80钢的缓蚀作用苏铁军，李克华2，石东坡，罗运柏，习伟(1．长江大学工程技术学院，湖北荆州434020；2．长江大学化学与环境工程学院，湖北荆州434023；3．武汉大学化学与分子科学学院，湖北武汉430072)摘要：采用失重法、电化学测试研究了1一(1一苯胺基一3一苯基一2一

2、丙烯基)一2，3一二氢苯并咪唑(APPB)在5．0mol·L盐酸介质中对N80钢的缓蚀行为，并用分子动力学方法模拟了缓蚀剂与Fe(001)表面的吸附行为。失重法结果表明：APPB缓蚀剂对盐酸介质中的N80钢有明显的缓蚀作用；在0．03—0．20mmol·L浓度范围内，加入缓蚀剂APPB后，提高了腐蚀反应的活化能，而且APPB与N80钢表面的吸附行为遵循Langmuir吸附等温式。分子动力学模拟结果表明，APPB与Fe(001)表面的吸附能为663．51kJ／mol，远大于水分子与Fe(001)表面的吸附能。关键词：缓蚀剂；APPB；N80钢；失重法；电化学测试；分

3、子动力学模拟中图分类号：TG174．42文献标识码：A胺甲基化反应通常是指如图1所示伪酸组分、的缓蚀作用。胺组分和醛组分之间发生的缩合反应：RDNH2+R~-CHO+一NH+。胍．胺组分醛组分伪酸组分曼尼希碱图1胺甲基化反应示意图Fig．1Schematicdiagramofaminomethylationreaction通常认为，有机缓蚀剂中的杂原子，特别是N图2APPB的分子结构Fig．2MolecularstructrueofAPPB原子对其缓蚀性能有较大的影响¨。因此，在酸化缓蚀剂的开发中，可以通过胺甲基化反应使含活1实验泼氢的化合物转化成含N原子的曼尼希

4、碱来提高缓蚀剂的缓蚀性能。但现有的研究工作大多是针对1．1材料C—H酸物质来开展改性研究，而对于自身就含实验材料为Nso碳钢，挂片尺寸为4．oem×有N原子的N—H酸物质开展胺甲基化改性的研究1．3em×0．21211"1。所用试剂均为分析纯。APPB的还不多见。因此，本文对苯并咪唑进行了胺甲基化合成路线如图1所示，主要步骤如下：分别取等摩尔改性，合成了如图2所示的曼尼希碱(APPB)，利用的苯并咪唑和苯胺，溶于适量乙醇中，再加入适量的失重法、电化学方法研究了APPB对盐酸中N80钢苯丙烯醛溶液，摇匀，在水浴上回流4h，冷却，收集收稿日期：2014-05—17基金

5、项目：国家自然科学基金(编号：41202111)；长江大学工程技术学院科研基金项目(编号：13J0603)作者简介：苏铁军(1975一)，男，讲师，从事金属腐蚀与防护方面的研究。E—mail：sutj@qq．eom苏铁军等：胺甲基化改性的苯并咪唑对盐酸中N80钢的缓蚀作用一89一析出的晶体，用乙醇重结晶。let算法求解牛顿运动方程。vanderWaals和库仑1．2失重法测试相互作用采用Charge—Group方法计算，所有计算按SY5405-1996《酸化用缓蚀剂性能试验方均在PentiumIV计算机上完成。法及评价指标》配制一定浓度的盐酸，将挂片依次缓蚀剂分子

6、在铁表面的吸附能由式(3)计算：用400、800、1200目砂纸打磨，再依次用乙醇、丙酮E．0n=E。l一(Em0J。l+E)。(3)洗净，晾干，放入干燥器保存。在酸液中加入不同浓其中：E‰为吸附能；E山。是自由分子的能量；度的缓蚀剂(APPB)，在333～363K下分别恒温4E。血。。是未吸附分子时金属表面的能量；E是包含h，测定N80钢挂片在5．0tool·L盐酸中的质量一个分子和金属表面体系的总能量。损失，然后按式(1)和式(2)所计算得到的腐蚀速率和缓蚀率来评价APPB的缓蚀性能。2结果与讨论=—。。(L1)221失嬖重雷法渍测涮试结果集．式(1)中：为腐

7、蚀速率，g·In～·h～；m和m分别为失重法测试结果见图3和图4。由图可见，AP—腐蚀前和腐蚀后的挂片质量，g；S为挂片表面积，PB缓蚀剂对5mol·L盐酸溶液中的A3钢片有着in；t为腐蚀时间，h。显著的缓蚀性能，在同一温度下，腐蚀速率随着缓蚀剂浓度的增大而减小。如在363K温度下，当缓蚀田：×100％。(2)剂浓度为0．03mmol·L时，缓蚀率为55．3％，当式(2)中：叼为缓蚀率，。和分别为未加缓蚀剂和缓蚀剂浓度增加到0．20mmol·L时，缓蚀率可达加入缓蚀剂后的腐蚀速率。99．2％。在缓蚀剂浓度较低时，温度的上升对缓蚀1．3电化学测试率影响较大，如在缓

8、蚀剂浓度为