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咪唑啉类缓蚀剂是近30年发展起来的一类性能优异的酸化缓蚀剂,是一种广泛应用于石油、天然气生产中的有机缓蚀剂,是当前缓蚀剂的研究热点。本文在实验室条件下采用天然高分子F<,691>粉阳离子接枝咪唑啉季铵盐制得了一种新型高效酸缓蚀剂FNP-I。论文系统研究了醚化剂投料比、醚化反应温度、反应时间、催化剂NaOH用量及碱化时间对产品FNP-I缓蚀性能的影响从而确定其最佳制备条件。最佳合成反应条件为:(1)咪唑啉中间体的制备。硬脂酸和羟乙基乙二胺配比1:1.2。反应温度控制在130~220℃之间,压力3.999~9.332kPa,共反应6~9小时。(2)季铵盐醚化剂的制备。咪唑啉中间体、盐酸及环氧氯丙烷按照等摩尔比反应,控制醚化温度40℃,反应时间24小时。(3)FNP-I的合成。醚化剂与F<,691>粉的投料比(摩尔比)为1.6;醚化反应温度:50℃;醚化反应时间为2h;催化剂NaOH用量为0.4g/g(F691粉);碱化时间为30min。根据各因素对产物缓蚀效率的影响结果可知,投料比与醚化反应温度对产物缓蚀效率的影响显著,醚化反应时间,碱量及碱化时间对产物的缓蚀效率影响不大。在最佳合成条件下,合成的最终产物在1mol/L,HCl中的缓蚀效率可以达到98%以上,且可在常温下密闭保存八个月以上。
合成的目标产物的结构用红外光谱进行了鉴定,分析可知改性后的产品FNP-I已经接上了咪唑啉季铵盐基团,证明达到了预期的目的。
本文采用静态挂片失重法研究了FNP-I的缓蚀性能。实验表明在1mol/L盐酸,60℃时,投加商品浓度25mg/L即可达到97.76%的缓蚀效果;在3mol/L盐酸,60℃时,投加商品浓度为2000mg/L时,缓蚀率可以达到93.7%。并且由于采用天然高分子F<,691>粉为主要原料接枝反应制得,价格低廉,资源丰富,在成本方面有非常大的优势。本论文还研究了合成产品与乌洛托品的复配,实验结果表明两者在酸中具有良好的协同缓蚀作用,缓蚀效率比单纯投加FNP-I提高1个百分点,达到99%以上。同时,本文通过对比空白与加有药剂FNP-I的腐蚀挂片表面SEM分析,证实FNP-I生成了致密的保护膜,具有良好的缓蚀性能,并且能够有效的抑制点蚀(坑蚀)。
本文借助稳态极化曲线法对缓蚀机理进行了初步研究,结果表明该合成缓蚀剂是以阴极型为主的复合型缓蚀剂。
F<,691>粉是华南特有的天然植物胶粉,资源丰富,利用其开发高效低成本即性价比较高的缓蚀剂品种,并将其应用于生产实践,将具有良好的社会效益和经济效益。