双咪唑啉在CO2/O2环境中的缓蚀行为及其与巯基乙醇的复配性能

摘要

目的探究双咪唑啉(PMA)在CO2/O2环境中对碳钢的缓蚀作用及其与2-巯基乙醇(MAT)复配时的缓蚀性能和机理。方法采用红外光谱对合成的PMA进行表征,运用失重法、电化学测试技术(阻抗谱和极化曲线)和表面形貌分析等手段评价PMA的缓蚀性能,同时探究PMA与MAT复配后的协同缓蚀作用。通过量子化学计算和分子动力学模拟,分析PMA与MAT分子的吸附活性位点和吸附能力。结果失重实验结果表明,CO2/O2环境中添加100 mg/L PMA时,缓蚀率可达66.47%。随MAT浓度的增加,缓蚀效率逐渐提高,当MAT的质量浓度为40 mg/L时,缓蚀率达到最高值(70.38%)。电化学测试结果表明,PMA和MAT复配后,碳钢的腐蚀电位随缓蚀剂浓度的升高而升高,阳极反应受到明显抑制。扫描电镜观察到加入复配缓蚀剂后,碳钢表面光滑,腐蚀深度减小。理论计算结果表明,PMA的活性位点在咪唑啉环上,而MAT的活性位点在硫原子上,二者复配后自由体积分数减小,因此缓蚀效率提高。结论由于PMA在碳钢表面有较强的吸附能力,因此在CO2/O2环境下的缓蚀效果较好,PMA与MAT表现出较好的协同作用,二者复配后,能够更有效地抑制碳钢在CO2/O2环境中的腐蚀。缓蚀机理为PMA在碳钢表面形成一层保护膜,MAT的加入使保护膜更加致密。