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第 8 期 郭 睿，等: 吗啉衍生物的制备及缓蚀性能 ·1403·

采用原子吸收光谱、失重法以及 FTIR和XRD 等方法， 丙烷，AR，成都科龙化学试剂厂；N-羟乙基吗啉，
证实缓蚀剂分子在钢的表面上形成保护膜，并且含 AR，萨恩化学技术（上海）有限公司；异辛烷，AR，
硫杂环化合物缓蚀效果最好，其次是含氮杂环化合 天津市科密欧化学试剂有限公司；无水乙醇、丙酮，
[8]
物，最后是含氧杂环化合物。Kumar 等合成了吗啉 AR，天津市河东区红岩试剂厂。
衍生物，并采用红外、紫外光谱及 SEM 和 EDS 分 电热恒温水浴锅,北京市永光明医疗仪器有限
析了其在盐酸介质中对低碳钢的腐蚀抑制作用，结 公司；VECTOR-2 傅里叶红外光谱分析仪,德国 PE
果表明，吗啉衍生物对金属的腐蚀有一定抑制作用。 公司；GG-17 旋转蒸发仪，上海予华仪器设备有限
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Hegazy 等以吗啉为原料合成了溴化-1-十二烷基 公司；FEI Q45+EDAX Octane Prime 环境扫描电子
-4-[（3-丙基吗啉）亚胺甲基]吡啶 盐阳离子表面活 显微镜+能谱仪，美国 FEI 和 EDAX 公司；X 光电
性剂，通过失重法、极化曲线和电化学阻抗谱研究了 子能谱仪，英国 Axis Supra 公司；DSA100 型光学
其缓蚀性能，并对其吸附行为进行了探讨，结果表 接触角测量仪，德国 Kruss 公司。
明，该阳离子表面活性剂是一种混合型缓蚀剂，通 1.2 合成
过吸附在碳钢表面的活性位点来抑制金属的溶解反 1.2.1 双（1-氯-2-羟丙基）正十八烷胺中间体的
应，并且其吸附行为符合 Langmuir 吸附等温式。 合成
基于吗啉所特有的结构对于油田管道的腐蚀有 在装有冷凝管、搅拌器和温度计的三口烧瓶中，
良好的抑制作用，以及十八胺的疏水长链对钢片表 加入十八胺（13.48 g，0.05 mol）和无水乙醇（40 mL）
面的保护作用，本文以十八胺、环氧氯丙烷和 N-羟 待固体溶解后，升温至 70 ℃，在 300 r/min 下滴加
乙基吗啉为原料，经过烷基化反应和季铵化反应合 环氧氯丙烷（30 滴/min）9.25 g（0.1 mol），加热
成吗啉双季铵盐衍生物，采用静态失重法、环境扫 回流反应 10 h 后得到粗产物。将粗产物倒入旋蒸瓶中，
描、XPS 和接触角对其缓蚀性能进行了测定。 在 60 ℃、0.09 MPa 下减压蒸馏除去溶剂。然后，将

其倒入烧杯中，再倒入一定量丙酮洗涤除去未反应
1 实验部分
完的原料和副产物，得到淡黄色黏性液体——双（1-
1.1 试剂及仪器 氯-2-羟丙基）正十八烷胺（即：十八烷胺中间体）
十八胺，CP，天津市福晨化学试剂厂；环氧氯 20.21 g。反应式如下所示：

1.2.2 双（1-氯-N-羟乙基吗啉 -2-羟基丙基）正十 Mn 1.400，Si 0.350，S 0.050，P 0.045 和 C 0.220，
八烷胺的合成 规格为 40 mm×13 mm×2 mm。A3 钢片在使用前先
在另一烧瓶中加入上述制得的中间体 4 g 和无 用砂纸将其表面打磨光亮，用蒸馏水洗涤，丙酮脱
水乙醇 7 mL，然后升温至 85 ℃，在 300 r/min 下加 脂去油，用无水乙醇浸泡片刻，取出自然风干，用
入 N-羟乙基吗啉 2.34 g，加热回流反应 6 h 后,得到 滤纸包裹置于干燥器中，24 h 后称重。
粗产物。将粗产物倒入旋蒸瓶中，在 60 ℃、0.09 MPa 参照中华人民共和国石油天然气行业标准《SY
下减压蒸馏除去溶剂乙醇。然后，将其倒入锥形瓶 5405-1996 酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》
中，用异辛烷洗涤，静置，析出晶体。再用丙酮进 进行失重法测定。在质量分数为 6%的盐酸溶液中，
行重结晶，最后，真空干燥,得到目标产物——双（1- 加入不同质量浓度的缓蚀剂，室温下将 A3 钢片置
氯-N-羟乙基吗啉 -2-羟丙基）正十八烷胺 2.48 g。 于其中，腐蚀 24 h 后取出，将钢片表面清洗干净，干
燥称重。缓蚀率（η）和腐蚀速率（ν）按下式计算。
v  v
 /%  0 i  100 （1）
v 0
 m
v  （2）
A t
2
其中，η—缓蚀率，%；  —空白腐蚀速率，g/（m ·h）；
0
2
 —加入缓蚀剂后腐蚀速率，g/（m ·h）；m—腐蚀
i

2
1.3 缓蚀剂性能测试 失重质量，g；A—试片表面积，m ；t—腐蚀时
A3 钢片的化学组成（质量分数/%）：Fe 97.935， 间，h。