油酸基咪唑啉与巯基乙醇缓蚀剂的协同效应的理论研究

发布时间：2020-06-18 06:00

【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。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.42
【图文】：

３．１模型建立与模拟方法逡逑３．１．１模型建立逡逑ＯＩＭ分子结构如图３－丨（ａ）所示，在ＭＳ软件的Ｖｉｓｕａｌｉｚｅｒ模块中建立０１Ｍ逡逑分子的３Ｄ构型，并利用Ｓｍａｒｔ方法对其几何结构进行优化，收敛标准选取逡逑ｕｌｔｒａｆｍｅ，所得到的能量最低的分子构型即为合理分子模型，结果如图３－１邋（ｂ）逡逑所示。逡逑ＮＫｊ逡逑（ａ）逦（ｂ）逡逑图３－丨（ａ）为ＯＩＭ分子结构式，（ｂ）为其优化后的３Ｄ分子模型（蓝色：氮原子；白色：逡逑氢原子；灰色：碳原子）逡逑吸附模型构建步骤如下：逡逑（１）建立铁表面层。在ＭＳ软件自带晶胞数据库中导入铁晶胞，晶格参数为逡逑ａ＝ｂ＝ｃ＝２．８６６４邋Ａ，ａ＝（３＝ｙ＝９０°；由于邋Ｆｅ（邋１１０）面更为稳定［９４’９５］，因此沿晶胞的（１１０）逡逑面进行切割，切割厚度为２１．２０邋Ａ，构建一个ｌｌｘｉｉｘｉ！的超晶胞以保证所建立的逡逑用于与缓蚀剂分子相互作用的金属表面有足够大的厚度和面积，超晶胞长宽均为逡逑２７．３０邋Ａ；除最上两层铁原子外

３．１模型建立与模拟方法逡逑３．１．１模型建立逡逑ＯＩＭ分子结构如图３－丨（ａ）所示，在ＭＳ软件的Ｖｉｓｕａｌｉｚｅｒ模块中建立０１Ｍ逡逑分子的３Ｄ构型，并利用Ｓｍａｒｔ方法对其几何结构进行优化，收敛标准选取逡逑ｕｌｔｒａｆｍｅ，所得到的能量最低的分子构型即为合理分子模型，结果如图３－１邋（ｂ）逡逑所示。逡逑ＮＫｊ逡逑（ａ）逦（ｂ）逡逑图３－丨（ａ）为ＯＩＭ分子结构式，（ｂ）为其优化后的３Ｄ分子模型（蓝色：氮原子；白色：逡逑氢原子；灰色：碳原子）逡逑吸附模型构建步骤如下：逡逑（１）建立铁表面层。在ＭＳ软件自带晶胞数据库中导入铁晶胞，晶格参数为逡逑ａ＝ｂ＝ｃ＝２．８６６４邋Ａ，ａ＝（３＝ｙ＝９０°；由于邋Ｆｅ（邋１１０）面更为稳定［９４’９５］，因此沿晶胞的（１１０）逡逑面进行切割，切割厚度为２１．２０邋Ａ，构建一个ｌｌｘｉｉｘｉ！的超晶胞以保证所建立的逡逑用于与缓蚀剂分子相互作用的金属表面有足够大的厚度和面积，超晶胞长宽均为逡逑２７．３０邋Ａ；除最上两层铁原子外

【参考文献】

相关期刊论文 前9条

1 阚伟海;陈莉荣;姜庆宏;王哲;;复合缓蚀剂对碳钢腐蚀率的影响研究[J];表面技术;2015年04期

2 王彩云;;金属腐蚀的危害及防护[J];机械管理开发;2012年05期

3 李劲;邓博;蒋益明;;不锈钢腐蚀评价技术研究及其应用[J];腐蚀与防护;2009年09期

4 陈立庄,高延敏,缪文桦;有机缓蚀剂与金属作用的机理[J];全面腐蚀控制;2005年02期

5 何新快,陈白珍,张钦发;缓蚀剂的研究现状与展望[J];材料保护;2003年08期

6 文玉华,朱如曾,周富信,王崇愚;分子动力学模拟的主要技术[J];力学进展;2003年01期

7 王海涛,赵景茂,左禹,熊金平;几种阴离子对316L不锈钢亚稳态孔蚀行为的影响[J];中国腐蚀与防护学报;2002年04期

8 王大喜,肖鹤鸣;取代基咪唑啉与铁原子化学吸附作用能的量子化学计算[J];分子科学学报;2000年02期

9 陈家坚;曹家绶;;盐酸溶液中巯基(-SH)对苯并噻唑缓蚀性能的影响[J];中国腐蚀与防护学报;1982年04期

相关博士学位论文 前1条

1 张军;咪唑啉类缓蚀剂缓蚀机理的理论研究[D];中国石油大学;2008年

相关硕士学位论文 前2条

1 刘裕双;巯基醇类化合物的缓蚀性能及协同机理研究[D];西南石油大学;2016年

2 张苗;新型含氮有机缓蚀剂的合成与应用研究[D];兰州理工大学;2009年

本文编号：2718810