液压支架浓缩液用咪唑啉缓蚀剂的合成与性能研究

作     者：沈栋 孟征 SHEN Dong;MENG Zheng

作者机构：煤炭科学技术研究院有限公司矿用材料分院北京100013 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室北京100013 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2023年第51卷第8期

页      面：271-278页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：煤炭科学技术研究院科技发展基金资助项目(2019CX-Ⅱ-10)。 

主　　题：液压支架 咪唑啉 缓蚀剂 电化学 量子化学 

摘      要：为了有效缓解液压支架的滤芯和立柱锈蚀现象,以二甲苯为溶剂和携水剂,采用酰化-环化反应在癸二酸、L-谷氨酸的基础上引入了五元氮杂环咪唑啉基团,采用氯乙酸钠为季铵盐化试剂增强水溶性,合成了2种缓蚀性能优良的液压支架浓缩液用癸二酸双环咪唑啉季铵盐GM-1和L-谷氨酸双环咪唑啉季铵盐LM-1缓蚀剂,通过红外光谱对其进行了结构确认,通过腐蚀失重、水接触角、电化学、量子化学方法研究了2种添加剂在质量浓度为330 mg/L的NaCl腐蚀介质中对HT300灰口铸铁的缓蚀性能,探讨了2种添加剂分子在HT300灰口铸铁表面的吸附作用方式和缓蚀机理。研究结果表明:2种添加剂均对质量浓度为330 mg/L的NaCl腐蚀介质中浸泡的HT300灰口铸铁的缓蚀性能良好,当加入质量分数为0.5%的添加剂时,GM-1和LM-1的缓蚀率分别达到了95.89%和85.79%,电化学表明2种添加剂均为阳极型缓蚀剂,抑制了电荷在石墨电极和灰口铸铁之间的转移,添加剂在铸铁表面的吸附方式满足Langmuir单分子层吸附,吉布斯自由能分别为-35.361 kJ/mol和-31.093 kJ/mol,表明是自发的物理吸附和化学吸附过程,且以化学吸附为主。当分别加入质量分数为0.5%的添加剂时,GM-1和LM-1浸泡后的HT300灰口铸铁表面水接触角分别达到了86.24°和82.34°,表明添加剂分子在HT300灰口铸铁表面形成了疏水性薄膜,隔绝了Cl-的侵蚀。量子化学表明2种添加剂通过配位键和反馈键形成吸附膜,GM相较于LM更容易给出电子金属的空3d轨道形成了配位键,吸附需要的能垒更小,因此更容易在HT300灰口铸铁表面发生吸附。