松香改性油酸基咪唑啉季铵盐的合成及其缓蚀性能研究

摘要

咪唑啉缓蚀剂具有缓蚀效果好、用量少、制备简单、低毒、对环境污染小等优点，是一种绿色的缓蚀剂。
　　 本文首先以不同配比的油酸和松香作为原料酸，分别与二乙烯三胺反应合成了五种松香改性油酸基咪唑啉中间体，并考察了松香改性油酸基咪唑啉中间体的合成工艺及条件，得到适宜的工艺为：采用溶剂法、真空法相结合的工艺方法合成松香改性油酸基咪唑啉中间体。使用单因素法考察了两步合成的反应条件对产物收率的影响，得到最佳的条件为：胺酸摩尔比为1.4:1，使用溶剂法时的温度为170℃，回流时间选在5小时；使用真空法时的反应温度为200℃，第二阶段反应时间选在3小时，反应得率为91.4％；真空度的增加，能促进反应向正方向进行。利用紫外光分光光度法和红外光谱法对制得的松香改性油酸基咪唑啉中间体进行了表征。
　　 将制得的五种松香改性油酸基咪唑啉分别和氯化苄进行季铵化反应，得到缓蚀剂-松香改性油酸基咪唑啉季铵盐。并考察了松香改性油酸基咪唑啉中间体与氯化苄反应得到松香改性油酸基咪唑啉季铵盐的合成条件，以水溶性为标准，得出适宜的合成条件为：松香改性油酸基咪唑啉中间体与氯化苄的投料摩尔比为1:1～1:1.5之间，反应温度为110℃，反应时间为4小时。通过红外光谱图发现，当松香改性油酸基咪唑啉中间体季铵化后，咪唑啉环被水解，且具有仲酰胺结构和单取代苯环。
　　 本文参照石油天然气行业标准SY/T5273-2000“油田采出水用缓蚀剂性能评价方法”，使用采用静态挂片法，在实验温度为20℃，时间为48小时下考察了合成出的松香改性咪唑啉季铵盐的缓蚀性能在盐酸介质中对Q235钢的缓蚀率。筛选出具有最佳缓蚀性能的松香改性油酸基咪唑啉季铵盐，得出了松香在原料酸中的最佳摩尔加入量为20％。对将最佳性能的松香改性油酸咪唑啉作为缓蚀剂进行考察，当缓蚀剂质量浓度达到0.3％～0.4％时，缓蚀率达到最大，继续增加浓度，缓蚀率基本不再提高。在腐蚀介质中，腐蚀速率随pH值的升高而加快，缓蚀剂的缓蚀率随pH值升高而逐渐降低。腐蚀速率随温度的升高而降低，缓蚀剂的缓蚀率随温度的升高而提高。
　　 本文还进一步研究了松香改性油酸咪唑啉季铵盐与十二烷基苯磺酸钠，十二烷基磷酸酯的复配性能，发现其都具有明显的协同作用，并通过实验优化出高效的缓蚀剂配方：0.05％松香改性油酸基咪唑啉季铵盐和0.1％十二烷基苯磺酸钠，复配缓蚀剂其缓蚀率可达到91.83％：0.05％松香改性油酸基咪唑啉季铵盐和0.05％十二烷基磷酸酯，复配缓蚀剂其缓蚀率可达到90.13％。并通过扫描电镜分析观察了松香基咪唑啉季铵盐，及以上两种复配缓蚀剂，在金属表面的成膜效果。表明具有优良的缓蚀性能。