咪唑啉类缓蚀剂腐蚀抑制作用

子与 金属 接触 时 分子应 该 是平 卧式 吸 附于金 属表 面 ， 并 咪唑类 缓 蚀 剂 的 吸附 机 理 为 极性 官 能 团 苯 吸 附金属 表 面 ， 非 极 性 的一 部 分 作 为 尾部 与金 而
啉环 以及硫脲基 中的 ｓ Ｎ杂原子与 Ｆ 作用 ， ， ｅ 以 形 成 多 中 心 的 化 学 吸 附 作 用 ， 脲 基 中 的 大 ｎ 硫 键 和 咪 唑啉 环 上 １２ ３位 原 子 间 的 大 ｎ 键 不但 ，， 可进入到 Ｆ 的 ３ ｅ ｄ空轨道 ， 其反键轨道 （ ） 且 Ⅱ 亦 可 接受 Ｆ ｅ的 ３ ｄ轨 道 中 的 电 子 形 成 反 Ⅱ 键 ，
于石油 、 天然气生产 中， 对含有 Ｃ Ｈ ｓ的体 Ｏ或
系有 明显 的缓蚀 效 果 。这是 因咪唑 啉类缓 蚀 剂分
子 中含 有 两 个 具 有 孤 对 电子 的 Ｎ 原 子 ， 与 Ｆ 易 ｅ
常数大的 Ｈ Ｏ分 子以及其他粒 子 ， ： 使得 Ｆ 金属 ｅ
表 面 的界 面 电容 和表 面张力 急剧 下 降 。而季铵 盐 咪唑 啉类 缓蚀 剂 阳离 子在 Ｆ 金 属表 面上 的 吸附 ， ｅ
试 表 明 ， 烷基 苯 并 咪 唑 啉 阳 离 子缓 蚀 剂 是 一 种 Ｎ． 以抑制 阴极 腐蚀 反 应为 主 的混合 型缓 蚀剂 。 ５ 膦 酰胺 咪 唑啉 类缓蚀 剂
图 ４ 硫 脲 基 咪 唑 啉 类 缓 蚀 剂
Ｆ ｇ４ Ｔ ｉｕ ｅ ｄ ｍｌ ａ ｏ ｉ ｅ ｉ ｈ ｂ ｔ ｒ ｉ ． ｈ ｏ ｒ ｉ ｏ ｉ ｄ ｚ ｌ ｎ ｉ ｉ ｎ ｏ
第１ 期
康
永． 咪唑啉类缓蚀 剂腐 蚀抑制作用
・ ３・
３ 硫脲 基 咪唑 啉类 缓蚀 剂
硫 脲 基 咪 唑 啉 类 缓 蚀 剂 （ 图 ４） 过 咪 唑 见 通
率。苯并咪唑类缓蚀剂具有高效、 低毒和生物易 降解等特点。苯并咪唑缓蚀剂是吸附型缓蚀剂 ， 它涉 及 到阻化 效应 、 子界 面 吸附 、 团覆盖 效应 分 基 和氢键缔合效应等多方面。苯并 咪唑类缓蚀剂分
硫脲 基 、 并 和膦 酰 胺 味 唑啉 类缓 蚀 剂 ） 苯 的缓 蚀 机 理 以及 研 究现 状 作 了详 尽 的概 述 。
关键词 ： Ｏ 一 腐蚀 咪唑啉类缓蚀剂 Ｃ Ｈ Ｓ
中 图 分 类 号 ：Ｇ１４ ４ Ｔ ７ ．２
缓蚀机 理
研究现状
文 献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０７— １ Ｘ（０ ２ ０ ０ ０ ０ １０ ０ ５ ２ １ ）１— ０ １— ５
与Ｆ ｅ金属 基 体 产 生 多 中心 吸 附作 用 ， Ｆ 在 ｅ金 属 表 面 形 成 致 密 的 吸 附 膜 。另 外 ， 唑 啉 环 上 的 咪
长链 烷基 可 以对 Ｆ 金 属 表 面 产 生较 大 的覆 盖 面 ｅ
属表面相反形成一层致密的保 护膜 ， 阻碍腐蚀颗 粒， 以达 到缓蚀 的作用 ¨ Ｈ 。 Ｊ
离子 的 吸附 。
气工业 中广泛存在 Ｃ Ｏ ． Ｓ的腐蚀 问题。而咪 Ｈ
唑 啉类 缓蚀 剂具 有优 良的缓 蚀 性能 ，无 特殊 的刺 激 性气 味 ， 稳 定 性好 ， 性 低 ，故 被 广 泛 应 用 热 毒
由于 较大 而介 电常数又 较小 的季 铵盐 咪 唑啉 类 缓蚀 剂 ， Ｆ 金 属表 面 的吸 附取代 了小 而介 电 在 ｅ
综
述
Ｃ ｏ ｉ 化 ｔ工ｎ腐 ｔｏ 与 ｌＩｄ 护 石ｒｓｏ Ｐｏｅｔｏ ｎＰｅ蚀ｈ ｍｉａ ｎ ｕｓｒ 油 ｒ ｃｉ ｉ ｒｃ ｅ 防 ｔｙ ｏ ｒ ｎ＆ ｃ
２ １ ２ ， ２ ０ ９ （ １ ） ・ １ ・
咪 唑 啉 类 缓 蚀 剂 腐 蚀 抑 制 作 用
也 缓慢 负 移 ， 蚀 剂 起 了抑 制 电偶 腐 蚀 的 阴极 过 缓 程， 由于 电偶 电流 逐 渐 减 小 ， 混 合 电位 出 现 负 使
收稿 日期 ：０ １ ０—１ ； ２ １ —１ ７ 修改稿收 到 日期 ：０ １—１ ０ 。 ２１ ２— ８
１ ３ ｃ ｎ。 ６ ．ｏ
使该 化 合 物具有 表 面活性 作用 。季 铵 盐咪 唑 啉类
康 永
（ 陕西金泰 氯碱 化工有限公司技术部 ， 陕西 榆林 ７ ８０ ） １ １０
摘 要 ： Ｏ － ： 蚀 一 直是 石 油 工 业 的 一 个棘 手 问题 和研 究 热 点 。 Ｃ ２ 蚀 引起 的设 备 和 Ｃ ２Ｈ Ｓ腐 Ｏ － Ｓ腐 Ｈ
管道 腐蚀 失效 ， 造成 了巨大的经济损失 以及严重 的社会 后果 ， 所以开展抑制 Ｃ ，Ｈ Ｓ腐蚀 的研 究具 Ｏ一， 有深远 的经济和社会 效应 。而咪唑啉 类缓蚀 剂具有优 良的缓蚀性 能， 着缓蚀 剂质量浓度增加 ， 随 缓
外 ， 酰胺 咪唑 啉类 缓蚀 剂 其 中心 Ｎ原子 易 与 介 膦 质中的 Ｈ 结 合 生 成 带 正 电荷 的 阳离 子 ， 过 静 通 电引力 被 吸附在 碳 钢 的 阴极 区 ， 阻止 了溶 液 中的
４ 苯 并咪 唑 啉类缓 蚀剂
Ｈ 和碳钢的接触 ， 提高 了 Ｈ 的放 电活化能 ， 从 而减缓金属腐蚀。另外 ， 膦酰胺 咪唑啉类缓蚀剂
唑 啉类 缓蚀 剂 的缓蚀 性 能 －］ ２。 １ 季 铵盐 咪唑 啉类 缓蚀 剂
程 ， 有 效 地 抑 制 Ｆ 金 属 的溶 解速 度 ， 到缓 蚀 故 ｅ 达 的 目的 ＩＪ ４。
Ｎ ＋ Ｎ—— ＣＨ２ ＣＨ２ ＮＨＣＲ
ＯＯＣＣＨ， ，
８
ｕ
艾 俊 哲 进 行 了咪 唑 啉季 胺 盐 化 合 物 与 Ｋ Ｉ
有 较高 的 电子 云密度 ， Ｆ 金 属 的 ｄ空轨 道 而 ｅ
可 同其形 成配位键 ， 生较为强烈 的化学 吸附。 作者简介 ： ， 产 康永 从事化 工工艺以及材料研发工 作 。Ｅｍａ ： — ｉ ｌ
同时 ， 季铵 盐 咪唑 啉类缓 蚀 剂所 带 的正 电荷 同 Ｆ ｋ ｎ ｙ ｎｇ １ ０ ＠ ｅ ａ ｇ ｏ 一２ ４
积， 一步将 Ｆ 进 ｅ金 属 表 面 与 腐 蚀 介 质 溶 液 隔 开 。 两者 协 同作 用 的结 果 是 在 Ｆ 金 属 表 面 形成 ｅ
牢 固 的保 护 膜 ” 。 Ｊ
一
图 ５ 苯 并 咪 唑 啉 类缓 蚀 剂
Ｆ ｇ ５ Ｂｅ ｚｍｉ ａ ｏｉ ｅ ｉ ｈ ｂ ｔｒ ｉ． ｎ ｉ ｄ ｚ ｌ ｎ ｉ ｉ ｎ ｏ
周静 等 合 成 了硫 脲基 咪唑 啉缓 蚀 剂 ， 探 并 讨 了它 的缓蚀 性 能 ， 表 １ 见 。硫 脲 基 咪 唑 啉 对 Ｃ 饱 和的 酸性环 境 中碳 钢 的腐蚀 具 有较 好 的缓 Ｏ
蚀 性 能 。硫脲 基 咪唑 啉缓蚀 剂 的极 化 电位 比空 白
溶液正很多 ， 而且其腐蚀电流逐渐变小 ， 表明硫脲
本身 是一 种表 面 活性 剂 ， 吸附在 金属 表面 ， 而 易 从
苯 并 咪唑类 缓蚀 剂 （ 图 ５ 是 一种 盐 酸 酸洗 见 ）
缓蚀剂 ， 当取代基不同 ， 其分子呈现不 同的缓蚀效
石油化工腐蚀 与防护
第２ ９卷
降低 了金属表面的正电荷密度。膦酰胺咪唑啉类
缓蚀 剂 之所 以具 有 较 好 的 缓蚀 性 能 ， 因膦 酰 胺 是 咪唑 啉类缓 蚀 剂 的 中心 Ｎ原 子 上 无 共 用 的 电子 对， 而金 属 的表 面上存 在 空 的 ｄ轨道 ， 性基 团 中 极 心 原子 的孤 对 电子便 同 空 ｄ轨道 形 成 配 位 键 ， 使
贾量浓度／ 唱 ・ ） 丑 ／ Ｖ Ｉ １ Ａ Ｅ ／ 缓蚀率 ， （ Ｌ ｍ ｏ ０ ｏＶ ／ ％
膦 酰胺 咪 唑啉类 缓蚀 剂 （ 图 ６ 中的 ｃ 一 见 ） ｌ 先 吸附在 金属 的表 面 ， 使金 属带 负 电 ， 利 于咪 唑啉 有
膦酰胺盐酸盐 阳离子 的吸附 ， 使缓蚀率提高。此
季 铵盐 咪 唑啉类 缓蚀 剂 能够解 离 出较 大 的有 机 阳离 子 以及 较小 的 无 机 阴离 子 ， 图 １ 见 。该 阳
离 子含 憎水 基 团和 以 Ｎ原 子 为 中 心 的亲 水 基 团 ，
对碳钢一 不锈钢偶对 的电偶腐蚀研究 ， 加入咪唑啉 季胺盐缓蚀剂后 ， 电偶电流明显降低 ， 且电偶电位
基 咪唑啉 缓蚀 剂 抑 制 了 阳极腐 蚀 反 应 过程 ， 属 且 于 阳极型 缓蚀 剂 ， 质量 浓度 在 ２０ｍ ／ ０ ｇＬ时缓 蚀效 率 出现极 值 ， 明在该 浓度 下缓 蚀效 果 最好 。 表
表 １ 不同质量浓度缓蚀剂对碳钢 缓蚀率影响
Ｔ ｂ ｅ １ Ｔ ｅ ｄ ｆ ｒｎ ｏ ｃ ｎｒ ｔ ｎ ｏ ｈ ｈ ｏ ｒ ｉ ｏ ａ ｌ ｈ ｅ ｅ ｅ ｔ ｎ ｅ ｔ ｉ ｆｔ ｅ Ｔ ｉ ｕ ｅ ｄ ｃ ａｏ ｉ ｄ ｚ ｌ ｅ ｉ ｈ ｂｔ ｒｔ ｈ ｏ ｒ ｓｏ ｎ ｉ ｉ ｏ ａ ｅ ｍｌ ａ ｏｉ ｎ ｉ ｉ ｏ ｔ ｅ ｃ ｒｏ ｉ ｎ ｉ ｈ ｂ ｔ ｎ ｒ ｔ ｎ ｏ ｉ
Ｃ ：Ｈ Ｓ常作 为天 然气 或石 油伴 生 气 的组 分 Ｏ 一 存 在 于油气 中。另 外 ， 用 Ｃ Ｈ Ｓ来 提 高 石 油 采 Ｏ －： 采 收率 也 可将 Ｃ 带 人原 油 集 输 系 统 。 因此 ， Ｏ 油
金属 表 面产 生静 电吸 引力 ， 也会 导致 其在 Ｆ 金 属 ｅ 表 面上 的物理 吸 附 。而溶液 中存 在 的 阴离子 能够 使Ｆ ｅ金属 界 面 的电位 负移 ， 因此 促进 了季铵盐 阳
蚀 率 增加 ， Ｎ－ 当 烷基 苯并 咪 唑啉 阳 离子 缓 蚀 剂 质量 浓 度 为 ５ ／ ０ｍＳＬ时 ， 蚀 率达 到 ９ ．５ 。近 年 ， 缓 ７ １％
针对 Ｃ ２Ｈ Ｓ腐蚀 问题 ， Ｏ－ ： 采用咪 唑啉缓蚀剂处理的研 究较 多， 通过金属 与酸性介质接触在 其表 面形 成单分子吸 附膜 ， 而降低 其电位达到缓蚀的 目的。文 中对新型咪唑啉 类缓蚀剂 （ 从 季铵盐、 酰胺基 、