易降解含咪唑啉的不对称双季铵盐的合成及性能研究
咪唑啉双季铵盐是一类性能优异的缓蚀剂，能有效抑制CO2腐蚀，它毒性低、表面活性好、水溶性好，而且具有良好的杀菌性能，具有广阔的应用前景。在咪唑啉双季铵盐分子中引入酯基合成一种易降解的咪唑啉不对称双季铵盐，可以减小其对环境的影响，应该是一种性能优异、绿色环保的缓蚀剂。
本论文设计合成了一种新型的含有酯基和咪唑啉环的不对称双季铵盐，用红外表征了合成中间体和目标产物，研究了含酯基叔胺中间体的合成工艺，并通过失重法、极化曲线法、交流阻抗法、表面形貌观察和量子化学计算研究了其在饱和CO22％氯化钠溶液中对Q235钢的缓蚀性能和缓蚀机理，通过绝迹稀释法研究了其对硫酸还原菌的杀菌性能。
以长链烷基脂肪酸和二乙烯三胺为原料合成了长链烷基咪唑啉。以长链烷基脂肪酸和N，N-二甲基乙醇胺为原料进行酯化反应，得到了含酯基叔胺中间体，确定了其最佳合成工艺，N，N-二甲基乙醇胺与长链脂肪酸的摩尔比为1.5:1，反应温度为150-160℃，反应时间为8-10 h，催化剂用量为总质量的3‰，携水剂用量约为总质量的40％。以含酯基的单季铵盐和长链烷基咪唑啉为原料合成了易降解咪唑啉不对称双季铵盐。中间体及目标产物的红外谱图表明，得到了预期的产物。
失重法表明：不对称双季铵盐缓蚀剂在25℃、40℃、60℃和80℃条件下，对Q235钢均具有良好的缓蚀效果，缓蚀率随着浓度的增加而增大，并在临界胶束浓度附近达到最大。在25℃、40℃和60℃的腐蚀溶液中，当不对称双季铵盐缓蚀剂添加量为150 mg/L时，缓蚀率均达到90％以上。
极化曲线实验结果表明：在25℃、40℃、60℃和80℃条件下，添加缓蚀剂后，Q235钢的自腐蚀电位均正移，移动幅度不超过30 mV，阳极极化曲线均存在阳极脱附过程，阴阳极作用系数相近，缓蚀剂为以抑制阳极溶解为主的阳极型缓蚀剂。
交流阻抗实验结果表明：不对称双季铵盐在25℃、40℃、60℃和80℃条件下，均可以吸附在Q235钢表面形成保护膜，有效地抑制Q235钢的腐蚀，25℃时，浸泡240 h内，吸附膜吸附稳定，随着温度的升高，吸附膜的稳定性变差。
表面形貌观察表明：存25℃、40℃、60℃和80℃条件下，未加缓蚀剂时，Q235钢发生严重腐蚀，且在40℃时腐蚀最为严重，80℃发生局部腐蚀，添加150mg/L的缓蚀剂对Q235钢具有良好的保护效果。
杀菌实验表明：在添加量为150 mg/L时，不对称双季铵盐具有良好的杀菌性能，杀菌率达到97％。
量子化学计算结果表明：不对称双季铵盐具有较低的ELUMO，容易接受电子，同时拥有多个吸附活性中心，有利于在金属表面的吸附，缓蚀剂应该对金属具有良好的缓蚀性能。
咪唑啉不对称双季铵盐;缓蚀性能;缓蚀剂;设计合成;缓蚀机理
中国海洋大学
硕士
海洋化学
张静;杜敏
2012
中文
O623.731;TG174.42
75
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）