苯并咪唑衍生物的合成及其性能研究.pdf

1、在工業(yè)上，金屬的腐蝕是重要且具挑戰(zhàn)性的問題。隨著緩蝕劑技術的發(fā)展，人們越來越多的關注能夠保護基本金屬的有效物質。然而，大量的有效緩蝕劑本身都具有毒性。例如，苯并三氮唑及其衍生物作為較好的緩蝕劑，廣泛的應用于不同條件下的碳鋼及其合金的緩蝕。但是由于其本身具有毒性，作用范圍受到一定程度的局限。同樣的，在工業(yè)過程中廣泛使用的有毒緩蝕劑也應當被新型的環(huán)境友好型緩蝕劑所取代。因此，本文的研究著眼于制備新型的高效低毒的緩蝕劑，前人研究結果表明，有機

2、緩蝕劑苯并咪唑類化合物對于多種金屬及其合金在多種腐蝕條件下具有很好的緩蝕效果。而且它是環(huán)境友好型的。
　　 本論文以苯并咪唑、鹵代烷烴、硫酸二甲酯為原料，通過烷基化、季銨化反應合成了作為緩蝕劑的N-烷基苯并咪唑陽離子表面活性劑(標記為N-alkylBIMCS)。對N-alkylBIMCS做了定性分析并通過1HNMR對產(chǎn)物結構進行表征，測定了產(chǎn)物的表面活性和發(fā)泡性能，計算了產(chǎn)物的飽和吸附量和飽和吸附面積。此外，還對合成的表面活性劑

3、泡沫性能、殺菌性能進行了測試。
　　 合成的幾種陽離子表面活性劑具有較好的表面活性，N-辛基、癸基、十二烷基、十四烷基苯并咪唑陽離子表面活性劑最低表面張力隨烷基鏈增加而降低，而N-十六烷基苯并咪唑陽離子表面活性劑最低表面張力卻高于十四烷基苯并咪唑陽離子表面活性劑。在40℃時，它們的最低表面張力分別為：41.0、39.6、33.5、32.7、37.6mN·m-1；臨界膠束濃度分別為：2.0×10-2、8.0×10-3、1.55×1

4、0-3、8.5×10-4、1.1×10-4mol·L-1；飽和吸附量分別為0.93×10-10、0.98×10-10、1.30×10-10、1.48×10-10、1.46×10-10mol·cm-2；飽和吸附面積分別為1.79、1.70、1.28、1.12、1.14nm2。N-十二烷基苯并咪唑陽離子表面活性劑具有較好的發(fā)泡性能，但文章中合成的所有陽離子表面活性劑泡沫穩(wěn)定性都較差。N-十二烷基、N-十四烷基、N-十六烷基苯并咪唑陽離子表面

5、活性劑殺菌效果顯著。
　　 本文利用失重法、極化曲線法考察了40℃下N-烷基苯并咪唑陽離子表面活性劑在1.0mol/LHCl中對碳鋼的緩蝕性能。結果表明：其在較低濃度20mg/L就表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。隨著濃度的增加，緩蝕效率增加，達到97％以上。且遠遠超過苯并三氮唑和苯并咪唑在同條件下的緩蝕效果。此外，本文還探討了吸附等溫式，計算了吸附熱，推斷出N-烷基苯并咪唑陽離子表面活性劑在碳鋼表面的吸附既有化學吸附又有物理吸附；通過掃描電鏡

6、可以明顯看到在碳鋼表面形成了一層致密的吸附膜；極化曲線測試表明N-烷基苯并咪唑陽離子表面活性劑是一種抑制陰極反應為主的混合型緩蝕劑。
　　 本文又以苯并咪唑、溴代正十二烷、二溴代烷烴為原料合成了三種雙子型苯并咪唑陽離子表面活性劑，通過1HNMR、元素分析對合成的中間體和表面活性劑進行了結構表征，測試出該類表面活性劑的水溶液在70℃下的臨界膠束濃度分別為：2.9×10-5、4.5×10-6、2.6×10-6mol·L-1，相應的最

7、低表面張力分別為：37.6、39.4、39.7mN·m-1，計算出對應的飽和吸附量分別為3.9×10-11、3.6×10-11、3.4×10-11mol·cm-2；飽和吸附面積分別為4.26、4.61、4.88nm2。此外，還對合成的表面活性劑的克拉夫特點、各種溶劑中的溶解度、泡沫、乳化等性能進行了測試，發(fā)現(xiàn)該類表面活性劑乳化性能優(yōu)異。
　　 本文利用失重法、極化曲線和SEM研究了雙子型苯并咪唑陽離子表面活性劑GBCS12-3在

8、1.0mol/LHCl中對碳鋼的緩蝕性能及緩蝕機理。結果表明：GBCS12-3對碳鋼在HCl介質中表現(xiàn)出優(yōu)異的緩蝕效果，其緩蝕效果隨濃度的增大而增強；隨溫度的升高而下降。緩蝕劑的加入，提高了腐蝕反應的活化能，大大阻礙了腐蝕反應的進行；極化曲線表明GBCS12-3是一種以抑制陰極反應為主的混合型緩蝕劑；通過掃描電鏡可以明顯看到在碳鋼表面形成了一層致密的吸附膜。
　　 最后，本文對兩類表面活性劑性能的差異進行了比較并給出了一定的理論