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利用量子化学特征的模糊人工神经网络预测咪唑啉衍生物缓蚀效率

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化工进展 2019年第4期38卷 1961-1969页

作者：范峥刘钊井晓燕姬盼盼赵辉康建西安石油大学化学化工学院陕西西安710065 中国石油抚顺石化公司石油三厂辽宁抚顺113001

针对咪唑啉衍生物的量子化学特征参数与缓蚀效率存在复杂非线性关系,在利用多因素方差分析判断其相关性的基础上建立以最高占据轨道能量、最低未占据轨道能量、分子偶极矩、单点能、硬度、软度、亲核进攻指数、亲电进攻指数、电子转移... 详细信息

针对咪唑啉衍生物的量子化学特征参数与缓蚀效率存在复杂非线性关系,在利用多因素方差分析判断其相关性的基础上建立以最高占据轨道能量、最低未占据轨道能量、分子偶极矩、单点能、硬度、软度、亲核进攻指数、亲电进攻指数、电子转移参数以及咪唑环上非氢原子静电荷之和等量子化学特征参数为输入,以缓蚀效率为输出的模糊人工神经网络。结果表明,咪唑啉衍生物的量子化学特征参数及其缓蚀效率之间具有非常显著的相关性,据此所创建的Takagi-Sugeno型模糊人工神经网络预测模型采用10-30-1网络结构,通过Momentum优化算法对其进行反复训练直至其均方误差小于容许收敛误差限0.005,训练、测试阶段模型输出值与期望值近似呈线性关系,决定系数为0.9999,关联度较高,验证阶段该模型亦表现出良好的可靠性。因此利用量子化学特征的模糊人工神经网络预测模型能够准确预测不同咪唑啉系列衍生物的缓蚀效率。

关键词：咪唑啉衍生物计算机模拟量子化学缓蚀效率神经网络

流速和碳链长度对咪唑啉衍生物在高压CO_2环境中缓蚀性能的影响

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中国腐蚀与防护学报 2015年第2期35卷 163-168页

作者：赵桐赵景茂姜瑞景北京化工大学材料科学与工程学院北京100029 北京化工大学材料电化学过程与技术北京市重点实验室北京100029

合成了5种碳链长度不同的咪唑啉衍生物以及两种碳链中带有双键的咪唑啉衍生物。通过动态失重、SEM、AFM和接触角测定等分析表征手段,研究了它们在碳钢表面上的吸附能力与疏水能力以及在高压CO2环境中在3种流速下对碳钢腐蚀的缓蚀性能。... 详细信息

合成了5种碳链长度不同的咪唑啉衍生物以及两种碳链中带有双键的咪唑啉衍生物。通过动态失重、SEM、AFM和接触角测定等分析表征手段,研究了它们在碳钢表面上的吸附能力与疏水能力以及在高压CO2环境中在3种流速下对碳钢腐蚀的缓蚀性能。结果表明,咪唑啉碳数为21时疏水效果最好,其浓度为50,100和200 mg/L时,接触角分别为80.5°,87.8°和96.2°。通过测量力曲线,同样发现随碳链的增长,其粘附力逐渐增大,当碳数为21时,粘附力达到最大。高压釜动态失重实验表明,缓蚀剂的缓蚀性能与碳链的长度以及溶液流速有关。流速为0.3和0.6 m/s时,碳数为17时缓蚀效果最好;流速为5.5 m/s时,碳链越长,缓蚀效果越好。同样条件下,碳链中带有双键的咪唑啉的缓蚀效果总是优于碳链中没有双键的咪唑啉的缓蚀效果。

关键词： CO2腐蚀缓蚀剂流速咪唑啉衍生物碳链长度

咪唑啉衍生物在混凝土模拟孔隙液中对Q235碳钢的缓蚀作用

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公路 2021年第11期66卷 296-304页

作者：王鹏杰黄姚逸何忠义熊丽萍张仁辉蒲吉斌华东交通大学材料科学与工程学院南昌市330013 中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波市315201

以油酸和二乙烯三胺为原料合成油酸咪唑啉,依次加入碘代正丁烷、N-苯基硫脲,生成咪唑啉苯基硫脲碘代正丁烷季铵盐缓蚀剂。采用红外光谱、拉曼光谱、元素分析和核磁共振等测试手段对其结构进行表征。重点探究在不同浓度缓蚀剂下Q235碳钢... 详细信息

以油酸和二乙烯三胺为原料合成油酸咪唑啉,依次加入碘代正丁烷、N-苯基硫脲,生成咪唑啉苯基硫脲碘代正丁烷季铵盐缓蚀剂。采用红外光谱、拉曼光谱、元素分析和核磁共振等测试手段对其结构进行表征。重点探究在不同浓度缓蚀剂下Q235碳钢在3.5wt.%的氯化钠(NaCl)混凝土模拟孔隙液中的缓蚀行为,通过失重试验、电化学分析对其缓蚀性能进行了探究。试验结果表明,浓度为8.0g/L的咪唑啉苯基硫脲碘代正丁烷季铵盐缓蚀剂在3.5wt.%的氯化钠(NaCl)混凝土模拟孔隙液中对Q235碳钢具有优异的缓蚀效果。采用扫描电镜、吸附等温模型、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和量子化学分析等手段证实了咪唑啉苯基硫脲碘代正丁烷季铵盐缓蚀剂可在碳钢表面稳定吸附,从而提升了Q235碳钢在3.5wt.%的氯化钠(NaCl)混凝土模拟孔隙液中的耐蚀性能。

关键词：咪唑啉衍生物混凝土模拟孔隙液腐蚀缓蚀性能电化学

羟基基团对咪唑啉衍生物在H_2S/CO_2体系中缓蚀性能的影响

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北京化工大学学报（自然科学版） 2015年第6期42卷 50-54页

作者：赵景茂赵起锋赵雄于勇谷丰北京化工大学材料科学与工程学院北京100029 中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司北京100085

用硬脂酸、十二羟基硬脂酸分别与二乙烯三胺、羟乙基乙二胺合成了4种咪唑啉衍生物。通过在H2S/CO2体系中采用动态腐蚀失重、接触角、AFM力曲线测试和电化学方法,研究了咪唑啉衍生物引入羟基基团后对其缓蚀性能和缓蚀剂膜的疏水性能的影... 详细信息

用硬脂酸、十二羟基硬脂酸分别与二乙烯三胺、羟乙基乙二胺合成了4种咪唑啉衍生物。通过在H2S/CO2体系中采用动态腐蚀失重、接触角、AFM力曲线测试和电化学方法,研究了咪唑啉衍生物引入羟基基团后对其缓蚀性能和缓蚀剂膜的疏水性能的影响。测试结果表明,咪唑啉衍生物烷基链上引入羟基后接触角变大,粘附力升高,疏水效果更好;动态失重和电化学测试表明亲水基团和疏水基团都含有羟基时咪唑啉衍生物的缓蚀效果最好。

关键词： H2S/CO2腐蚀缓蚀剂咪唑啉衍生物疏水性

H_2S水溶液中的腐蚀与缓蚀作用机理的研究V.咪唑啉衍生物在H_2S溶液中的缓蚀作用特征

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中国腐蚀与防护学报 2001年第6期21卷 321-327页

作者：杨怀玉陈家坚曹楚南曹殿珍姜喜奎中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室沈阳110016 黑龙江省阿城市武警黄金三支队实验室阿城150300

合成了１４种具有不同结构和官能团的咪唑啉衍生物,利用交流阻抗和动电位极化曲线,对其在Ｈ２Ｓ溶液中的缓蚀作用特征和性能,以及温度的变化对其缓蚀性能的影响进行了研究,结果表明咪唑啉化合物对Ｈ２Ｓ溶液中低碳钢的腐蚀具有良好的保... 详细信息

合成了１４种具有不同结构和官能团的咪唑啉衍生物,利用交流阻抗和动电位极化曲线,对其在Ｈ２Ｓ溶液中的缓蚀作用特征和性能,以及温度的变化对其缓蚀性能的影响进行了研究,结果表明咪唑啉化合物对Ｈ２Ｓ溶液中低碳钢的腐蚀具有良好的保护性能,这主要依赖于化合物分子与金属表面存在较强的化学作用;按其作用机制的不同,所研究的咪唑啉化合物大体可分为阳极型和阴极型缓蚀剂,且阳极型咪唑啉缓蚀性能优于阴极型;咪唑环上憎水或亲水支链的长短,或其它官能团的存在(如双键,羟基等),对化合物的缓蚀性能和作用机制有直接的影响．

关键词：咪唑啉衍生物缓蚀剂腐蚀硫化氢

菜籽油直接胺解法制备咪唑啉衍生物的缓蚀性能研究

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安全与环境学报 2012年第2期12卷 164-168页

作者：樊国栋崔梦雅林振宇陕西科技大学教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室西安710021 福州大学食品安全分析与检测技术教育部重点实验室福州350002

为了降低原料成本,减少三废污染,以菜籽油和羟乙基乙二胺为原料,采用潜溶剂法合成咪唑啉中间体IM-1,再分别与氯化苄和氨基磺酸进行改性,得到阳离子咪唑啉衍生物IM-2和两性咪唑啉衍生物IM-3。应用红外光谱和核磁共振氢谱对合成产物进行... 详细信息

为了降低原料成本,减少三废污染,以菜籽油和羟乙基乙二胺为原料,采用潜溶剂法合成咪唑啉中间体IM-1,再分别与氯化苄和氨基磺酸进行改性,得到阳离子咪唑啉衍生物IM-2和两性咪唑啉衍生物IM-3。应用红外光谱和核磁共振氢谱对合成产物进行鉴定。从中优选出1种与助剂KI（20∶1）复配,得到复配缓蚀体系IM-4。利用挂片法评价了该复配体系IM-4的缓蚀性能,并探究了其在A3钢表面的成膜性能。利用扫描电镜观察了加入IM-4前后A3钢的表面形貌,并与常用缓蚀剂进行了缓蚀性能的比较。结果表明,该缓蚀体系IM-4在盐酸溶液中对A3钢具有较强的缓蚀性能,静态缓蚀率为88.62%~98.98%,动态缓蚀率为86.76%~95.85%。

关键词：材料失效与保护菜籽油胺解咪唑啉衍生物缓蚀性成膜性

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肉桂酸咪唑啉衍生物的缓蚀阻垢性能研究

肉桂酸咪唑啉衍生物的缓蚀阻垢性能研究

作者：符罗坪西南石油大学

学位级别：硕士

在油气田开发过程中会带来油井、注水井、集输管道腐蚀和结垢现象,造成巨大的经济损失。缓蚀阻垢剂作为一种既具缓蚀效果又兼具阻垢效果的化学药剂,在油气田增产过程中有着广泛的应用。本文以肉桂酸、二乙烯三胺为原料,合成咪唑啉中间体... 详细信息

在油气田开发过程中会带来油井、注水井、集输管道腐蚀和结垢现象,造成巨大的经济损失。缓蚀阻垢剂作为一种既具缓蚀效果又兼具阻垢效果的化学药剂,在油气田增产过程中有着广泛的应用。本文以肉桂酸、二乙烯三胺为原料,合成咪唑啉中间体（ID）,并对其结构进行IR、GC-MS表征。用ID、甲醛和亚磷酸为原料,通过曼尼希反应合成咪唑啉衍生物CAID,并通过产物对N80碳钢的缓蚀效果筛选最佳合成条件（3.5 h,120℃）,对合成产物进行IR、1HNMR表征。用ID、聚环氧琥珀酰亚胺（PSI）和2 mol/L的NaOH溶液合成高分子咪唑啉衍生物聚天冬氨酸接枝共聚物PASP/ID,筛选最佳合成条件（温度为45℃、时间为12 h、pH=11）,并对其结构进行IR、1HNMR表征。通过静态失重法、电化学方法、原子吸收分光光度法、表面分析（数码显微镜、SEM、EDS）和量子计算化学的方法评价和分析CAID和PASP/ID在模拟油田水和15%的盐酸中对N80碳钢的缓蚀效果。静态失重实验结果显示,CAID和PASP/ID在模拟油田水腐蚀介质中缓蚀性能良好,当加量为800 mg/L时腐蚀速率均小于0.076 mm/a。随着腐蚀体系温度的升高,二者缓蚀效果均有一定程度下降,且CAID变化幅度较小,热稳定性好;在15%的盐酸腐蚀介质中,低浓度下PASP/ID缓蚀效果明显优于CAID。CAID和PASP/ID缓蚀速率随温度升高而降低,随着温度升高,二者缓蚀效率有较大程度下降,且添加PASP/ID下降趋势比添加CAID下降趋势明显;当加量达到0.5 wt.%,CAID缓蚀效果优良,可达油田现场应用标准,PASP/ID缓蚀效果一般,不合油田应用标准。原子吸收分光光度法表明,在模拟油田水腐蚀介质中,N80碳钢的腐蚀产物主要以难溶性氧化物、氢氧化物沉于腐蚀溶液底部;在15%的盐酸腐蚀介质中,N80碳钢的腐蚀产物以Fe2+及其螯合物溶于腐蚀溶液中。电化学实验结果表明,添加CAID和PASP/ID均能降低腐蚀电流密度。在模拟油田水腐蚀介质中,CAID和PASP/ID主要抑制N80碳钢的阴极反应;在15%的盐酸中二者属于混合型缓蚀剂,对阴、阳极均有一定的抑制作用,且添加咪唑啉衍生物不改变其腐蚀机制。量子化学计算结果表明两种咪唑啉衍生物均通过供电子效应吸附在N80碳钢表面,CAID缓蚀效果理论上优于PASP/ID。SEM和EDS分析结果表明,CAID和PASP/ID均能吸附在碳钢表面,达到抑制腐蚀的作用。通过静态阻垢法、SEM和XRD探究CAID和PASP/ID阻碳酸钙和硫酸钙垢的阻垢性能和阻垢机理。静态阻垢实验表明,加量为300 mg/L时,CAID和PASP/ID阻CaSO4垢率分别达到67.3%和90.1%;CAID加量为300 mg/L时阻CaCO3垢率为49.2%,PASP/ID阻CaCO3垢效率最高可达71.2%,最佳浓度为200 mg/L。增加CAID浓度对阻CaCO3和CaSO4垢性能有积极影响;增加PASP/ID浓度能增大阻CaSO4垢性能,对阻CaCO3垢性能呈先增大后减小的趋势。探究温度对阻CaCO3和CaSO4垢性能的影响,随着温度的增加,CAID阻CaSO4垢性能减小,对阻CaCO3垢性能基本无影响;同时增加温度对PASP/ID的阻CaCO3和CaSO4垢效果是不利的。此外,恒温时间对二者阻垢性能均有一定影响,CAID和PASP/ID阻垢性能随恒温时间的增加而减小。SEM实验结果说明添加两种咪唑啉衍生物均能改变CaCO3和CaSO4的结晶形貌,XRD实验结果也表明CaCO3和CaSO4的晶型结构发生变化,这表明两种咪唑啉衍生物均CaCO3和CaSO4使垢发生晶格畸变作用。

关键词：咪唑啉衍生物合成缓蚀阻垢剂腐蚀评价阻垢评价

流速对不同分子结构的咪唑啉衍生物在二氧化碳环境中的缓蚀性能的影响

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流速对不同分子结构的咪唑啉衍生物在二氧化碳环境中的缓蚀性能的...

作者：赵桐北京化工大学

学位级别：硕士

流体的流速对油气运输管材的腐蚀具有很重要的影响,本文首先通过流体力学模拟,得到了每个转速下试片表而液相的流速及剪切力,之后采用动态失重的方法研究了流速对N80钢在无缓蚀剂的CO2环境下的腐蚀速度的影响。研究发现,流速的增加会加... 详细信息

流体的流速对油气运输管材的腐蚀具有很重要的影响,本文首先通过流体力学模拟,得到了每个转速下试片表而液相的流速及剪切力,之后采用动态失重的方法研究了流速对N80钢在无缓蚀剂的CO2环境下的腐蚀速度的影响。研究发现,流速的增加会加速试片的CO2腐蚀,在5.5m/s时,试片的腐蚀速度最大,为23.3l mm/a。通过SEM得到了每个转速下试片的腐蚀产物形貌,直观的看到流速对N80钢在CO2环境中的腐蚀的影响。本文合成了十三种咪唑啉衍生物,包括五种不同碳链长度的咪唑啉衍生物,即IM-5、IM-9、IM-13、IM-17、IM-21;两种碳链中带有双键的咪唑啉衍生物,即IM-17D、IM-21D;六种不同侧链的眯唑啉衍生物,即OIM、OIMO、OIME-2(即IM-17D)、OIME-3、OIME-4、OIME-D。通过红外光谱分析和有机元索分析,合成的产物均为目标化合物。通过接触角测定、AFM力曲线测定、动态失重实验以及SEM分析,研究了咪唑啉衍生物的碳链长度对其缓蚀性能的影响,研究明明,咪唑啉衍生物的缓蚀性能不仅与碳链的长度有关,还与介质流速有关,当介质流速较低时(0.3m/s和0.6m/s),IM-17的缓蚀效果最好,缓蚀率达到84%和86.7%;当介质流速较高时(5.5m/s), IM-21的缓蚀效果最好,缓蚀率达到91.9%：此外,碳链中的双键虽然对咪唑啉衍生物分子的疏水性能没有贡献,但能增强其分子在金属表面的吸附,从而增强其缓蚀性能。另外,本文还研究了咪唑啉衍生物的侧链对其缓蚀性能的影响,结果发现,咪唑啉衍生物侧链的不同会对其亲水、疏水性能以及粘附力产生定的影响。将羟基引入咪唑啉衍生物的侧链中时(OIMO),会提高其亲水性;而将氨基乙撑引入时(OIME-2)则会促进其疏水性。低流速时(().3m/s和0.6m/s),咪唑啉环的侧链上有2个氨基乙撑时(OIME-3),其分子的亲水性与疏水性达到平衡,缓蚀率在两个流速下分别为93.7%和94.8%;当氨基乙撑过多时,疏水性过强导致分子团聚,使缓蚀效果变差;而高流速时(5.5m/s),山于激烈的搅拌作用,使得咪唑林衍生物在侧链上有多个氨基乙撑共存的条件下(OIME-D),仍可以在溶液中很好地分敞,缓蚀率高达96.7%。

关键词： CO2腐蚀流速咪唑啉衍生物碳链侧链双键

H_2S水溶液中的腐蚀与缓蚀作用机理的研究 ⅷ 咪唑啉衍生物在H_2S溶液中的吸附作用行为

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中国腐蚀与防护学报 2003年第2期23卷 75-78页

作者：杨怀玉陈家坚曹楚南曹殿珍中国科学院金属研究所

依据咪唑啉衍生物在H2 S溶液中的腐蚀电化学研究结果 ,分析探讨了系列咪唑啉化合物在碳钢电极表面的吸附作用规律及可能的吸附状态 ,并建立了该类化合物可能的吸附模型 .结果表明 ,研究的 13种咪唑啉衍生物的吸附均符合Langmuir单分子... 详细信息

依据咪唑啉衍生物在H2 S溶液中的腐蚀电化学研究结果 ,分析探讨了系列咪唑啉化合物在碳钢电极表面的吸附作用规律及可能的吸附状态 ,并建立了该类化合物可能的吸附模型 .结果表明 ,研究的 13种咪唑啉衍生物的吸附均符合Langmuir单分子等温吸附规律 ,为具有较大表面吸附自由能的化学吸附 ;这种吸附主要来自分子中不饱和五元环与金属表面的强烈作用 .其可能的吸附方式是分子中咪唑环以近似平行金属表面的取向同金属表面发生相互作用 ,亲水支链骨架原子的奇偶性对分子的吸附作用方式具有重要影响。

关键词：硫化氢水溶液腐蚀缓蚀机理咪唑啉衍生物吸附