植物油制备咪唑啉类缓蚀剂及其缓蚀性能的分析与研究

摘要

咪唑啉类缓蚀剂是一种环境友好的绿色缓蚀剂,溶解性好、热稳定性高、毒性低。咪唑啉类缓蚀剂因其独特的分子构型,可有效抑制金属及其合金在各种酸洗液中的腐蚀,然而合成该类缓蚀剂的成本较高,应用范围受到限制。
　　 咪唑啉类缓蚀剂是以脂肪酸甲酯或脂肪酸为原料,与多元胺经酰胺化、环化及季铵化改性生成咪唑啉型季铵盐缓蚀剂。油松籽油和侧柏籽油中含有丰富的脂肪酸,为非食用油,且是可再生的天然植物资源,具备合成咪唑啉类缓蚀剂的物质条件。本课题以植物籽油(油松籽油、侧柏籽油)为原料,制备咪唑啉类缓蚀剂,原料成本低,缓蚀剂性能良好,且对油松籽和侧柏籽的开发具有重要的理论指导意义。
　　 本研究以油松籽油、侧柏籽油为原料合成了缓蚀剂Y和缓蚀剂C,用正交实验分别确定了合成的最佳工艺条件,通过红外光谱确定中间产物的结构特征,用溴酚蓝法鉴别终产物中季铵阳离子的有效含量,并考察两种缓蚀剂的溶解分散性。结果表明,合成缓蚀剂Y的最佳工艺条件:油松籽油与二乙烯三胺的摩尔比为1:3.00、环化阶段的反应时间3.0h、二甲苯含量30%,用溴酚蓝法确定出终产物中缓蚀剂Y的有效含量可达到92.07%;合成缓蚀剂C的最佳工艺条件:侧柏籽油与二乙烯三胺的摩尔比为1:3.25、环化阶段的反应时间3.5h、二甲苯含量25%;缓蚀剂Y和缓蚀剂C在盐酸、柠檬酸及EDTA酸洗液中均具有良好的溶解分散性。
　　 运用挂片失重法、线性扫描极化曲线法等方法分析缓蚀剂Y和缓蚀剂C的缓蚀性能。结果表明:在盐酸介质中,缓蚀剂Y、缓蚀剂C对A20钢有良好的缓蚀效果,缓蚀剂Y的最小添加量为150mg·L-1,缓蚀剂C的最小添加量为200mg·L-1,且热稳定性良好;缓蚀剂Y允许Fe3+的极限浓度为500mg·L-1;缓蚀剂Y、缓蚀剂C是一种阳极型缓蚀剂。在柠檬酸介质和EDTA介质中,单一使用缓蚀剂Y、缓蚀剂C对A20钢的缓蚀作用很差,二者分别与硫脲复配后的复配缓蚀剂对A20钢的腐蚀具有显著的抑制作用,缓蚀效果均在99%以上,且有非常好的热稳定性;缓蚀剂Y与硫脲的复配缓蚀剂允许Fe3+的极限浓度为900mg·L-1;两种复配缓蚀剂是以控制阳极腐蚀为主的缓蚀剂。