油酸基咪唑啉与巯基乙醇缓蚀剂的协同效应的理论研究

作     者：刘晓 

作者单位：西南石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱元强

授予年度：2018年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：油酸基咪唑啉 巯基乙醇 缓蚀剂 协同效应 分子模拟 

摘      要：金属腐蚀在生活中极为普遍,给人类造成了巨大的损失,添加缓蚀剂是防止腐蚀的有效方法之一。咪唑啉类缓蚀剂和巯基醇类缓蚀剂具有良好的缓蚀性能,但是关于咪唑啉类缓蚀剂和巯基醇类缓蚀剂之间协同作用的理论研究,尚未见报道。本文使用分子动力学方法研究油酸基咪唑啉与巯基乙醇缓蚀剂之间的协同作用机理,为实验提供理论信息,也为开发新的复配缓蚀剂提供理论依据。本文构建了不同浓度的油酸基咪唑啉缓蚀剂在金属表面的吸附模型、油酸基咪唑啉与巯基乙醇浓度比例分别为1:5、1:3、1:1、3:1、5:1的复配缓蚀剂在金属表面的吸附模型。通过动力学模拟得到分子的吸附构型、吸附强度、缓蚀剂膜的排水性等信息,探讨油酸基咪唑啉缓蚀剂浓度对缓蚀性能的影响以及不同复配比例对缓蚀性能的影响,分析油酸基咪唑啉缓蚀剂与巯基乙醇缓蚀剂的协同作用机理。得出的主要结论如下:1.在水溶液中,油酸基咪唑啉分子在铁表面吸附时优先采用平行吸附方式,所形成的缓蚀剂膜能够有效覆盖金属表面阻碍腐蚀离子靠近金属表面,具有良好的缓蚀性能。随着油酸基咪唑啉浓度增加,缓蚀性能增强;当模型中油酸基咪唑啉分子数超过18后,随着油酸基咪唑啉浓度增加,缓蚀性能减弱。2.在水溶液中,油酸基咪唑啉分子的吸附能(-213.86 kJ·mol-1)远大于巯基乙醇分子(-43.38 kJ·mol-1),两者复配使用时油酸基咪唑啉分子优先在铁表面吸附;油酸基咪唑啉分子构成缓蚀剂膜的主要结构,巯基乙醇分子填补缓蚀剂膜的空穴并占据铁表面剩余的活性中心使缓蚀剂膜更致密,增加缓蚀剂膜厚度及覆盖度,从而起到协同缓蚀效应,且油酸基咪唑啉与巯基乙醇浓度比例为3:1时,复配缓蚀剂的缓蚀性能在最强;油酸基咪唑啉与巯基乙醇浓度为3:1的体系中,随着温度增加,复配缓蚀剂缓蚀性能增强;当温度超过308K,增加温度使其缓蚀性能减弱。3.在NaCl盐水溶液中,油酸基咪唑啉与巯基乙醇的协同机理并未改变,随着油酸基咪唑啉浓度占比提高,缓蚀性能增加,并在油酸基咪唑啉与巯基乙醇浓度比例为3:1时达到最强,继续提高油酸基咪唑啉比例,其缓蚀性能减弱。