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本文采用木质素磺酸盐为主要原料,通过接枝共聚反应,合成出了水溶性缓蚀剂LMS、阻垢剂LZG、以及含有LMS和LZG的复配型缓蚀阻垢剂。对产物的结构进行了红外和紫外吸收光谱分析,发现缓蚀剂LHS的红外光谱在1564 cm<'-1>和1648 cm<'-1>处有强吸收峰,紫外图谱在196 nm处有强吸收峰,均属于缓蚀基团的特征吸收峰。阻垢剂LZG的红外光谱在1720 cm<'-1>处有阻垢基团的特征吸收峰,表明目的物中已成功引入了缓蚀和阻垢基团。
采用静态测试法,测试缓蚀剂LHS在20 mg/L的浓度下,对A3钢的缓蚀率为90.0%~93.0%。采用静态阻垢法,测试阻垢剂LZG在80 mg/L浓度下,对碳酸钙的阻垢率为65.0%~68.0%;将缓蚀剂LHS和阻垢剂LZG复配后得到缓蚀阻垢剂,测得浓度在100 mg/L时缓蚀阻垢率分别达94.4%和83.2%,得到较好的缓蚀阻垢效果。
对反应温度、时间、引发剂用量、pH值等影响因素进行了单因素和正交优化实验,得到了合成缓蚀剂LHS最优的反应条件:木质素与引发荆F1的质量比取36:1,木质素与咪唑啉的质量配比为3:1,引发剂F<,1>与F2的质量比为2:3,温度为80℃,反应时间为8.5 h;合成阻垢剂LZG的最优的反应条件为:木质素与H酸的质量配比为1:3.5,木质素与引发剂I<,1>的质量比取35:1,pH值为2.5,温度为85℃,反应时间为8.5 h。
运用量子化学方法和分子力学方法对上述缓蚀剂和阻垢剂的结构进行了分子模拟计算,并对其缓蚀和阻垢机理进行了探讨。