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·1006·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                  第 36 卷

                 在油气工业中，酸化技术可提高油气开采时的                          AR，国药集团化学试剂有限公司。
            采油率，但注入的酸液会使地下管道和储罐等金属                                 VERTEX-80 型傅 里叶 变换 红外 光谱 仪和
            工艺设备遭到严重腐蚀，造成巨大经济损失和人力                             ADVANCE  Ⅲ  400 MHz  型核磁共振波谱仪，德国
                     [1]
            物力浪费 。尤其在石油开采中，所采出的原油中                             Bruker 公司；5100 型原子力显微镜，美国 Agilent
            含水量很高，这导致管道腐蚀情况更为严重。在众                             公司；PARSTATMC 型电化学工作站，美国 Princeton
            多防腐蚀方法中，使用缓蚀剂是防止金属在酸洗过                             有限公司。
                                 [2]
            程中腐蚀的最有效手段 。                                       1.2    联吡啶双子季铵盐缓蚀剂的制备
                 近些年来，由于双子季铵盐具有水溶性好、毒                              在装有搅拌棒和冷凝管的三口烧瓶中加入 4, 4'-联
            性低、表面活性高等优点，故被认为是一类十分有                             吡啶（15.62 g，100 mmol）、氯化苄（25.32 g，200 mmol）
                                    [4]
                             [3]
            前景的酸性缓蚀剂 。Yao 等制备了溴化-1,4-(α-辛                      以及丙酮（50 mL），体系升温至 50 ℃，季铵化反应
            基吡啶)丁烷和溴化-1,6-(α-辛基吡啶)己烷两种对称                       6 h 后，利用过滤除去多余丙酮，剩余部分用乙酸乙
            型双季铵盐，失重法和电化学技术结果证实，两种                             酯多次重结晶后，过滤、干燥即得淡黄色固体目标
            双季铵盐在质量分数为 20%的盐酸中对 A3 钢均有                         产物联吡啶双子季铵盐缓蚀剂 PBA，产率 76.3%。
            优异的缓蚀性能，在质量浓度超过 100 mg/L 时，缓                       1 HNMR(D 2 O, 400 MHz), δ:5.79 (s, 4H, CH 2 ), 7.39(s,
                              [5]
            蚀率趋于稳定。王军 等研究了一种对称型双季铵盐                            10H, ArH), 8.37~8.39 (d, 4H, NCCH), 9.00~ 9.02 (d,
                                                                                      –1
            缓蚀剂 1, 6-二（癸烷基吗啉）己烷在 1 mol/L 盐酸中对                  4H, NCH)。IR (KBr), v/cm : 3042, 1445, 1497, 1598,
            Q235 钢的 缓蚀性能， 结果显示， 该缓蚀剂在                          1034。PBA 的合成路线如下：

            20~50 ℃内均对钢片有较好的缓蚀效果，当浓度达
                                                     [6]
            到 0.1  mmol/L 时，缓蚀率趋于稳定。李志远 等制
            备了含双咪唑啉环的双季铵盐缓蚀剂，失重数据表
            明，该缓蚀剂在 1 g/L HCl+0.16 g/L H 2 S+1 g/L NaCl
            溶液及质量分数为 10%的盐酸溶液中对碳钢均有良

            好的缓蚀效果，当缓蚀剂质量浓度为 10  mg/L 时，
                                  [7]
            缓蚀率超过 80%。梅平 等研究了对称型双环咪唑                           1.3    失重实验
            啉缓蚀剂对 N80 钢在盐酸及土酸体系中的缓蚀性                               失重测试的 Q235 钢片尺寸为 50  mm×25  mm×
            能，结果显示缓蚀剂的最佳质量浓度是 200 mg/L，                        2  mm，测试前，将钢片分别用 100~1500 目的金相
            此时缓蚀率均超过 90%。但是，双子季铵盐缓蚀剂                           砂纸打磨，后用去离子水、无水乙醇和丙酮清洗脱
            大多为烷烃短链结构，活性点少，在金属表面吸附                             油，最后干燥称重即可测试。失重测试在 30~60 ℃、
            能力差，高温更容易发生脱附而降低缓蚀效率。另                             有或没有 PBA 的 1 mol/L 盐酸中进行，腐蚀时间 4 h；
            外，由于量子化学计算能够得到目标化合物的内在
                                                               腐蚀速率（V）和缓蚀率（η）计算公式如下：
            结构参数、帮助理解化合物的稳定性及相关反应机
                                                                                        
                                                                                V  m / st             （1）
            理，在某种程度上降低了实验研究的工作量与盲目
            性，故得到广泛使用          [8-10] 。                                     /%    0  V   V   /V   0  100    （2）
                 据此，本文在 4, 4'-联吡啶两侧引入两个苯环，                     式中：∆m 为失重测试结束后样品的损失，mg；s
                                                                                2
            成功制备了 1,  1-二苄基-4,  4-联吡啶双子季铵盐缓                  为样品表面积，cm ；t 为腐蚀时间，h；V 0 和 V 分
                                                                                                         2
            蚀剂，这种多环结构既可与金属表面有效吸附，又                             别为未添加和添加 PBA 后的腐蚀速率，mg/(cm ·h)。
            可大大减少高温下的脱附，具有很好的发展潜力。                             1.4    电化学测试
            将该缓蚀剂命名为 PBA，通过失重法、电化学测试、                              电化学测试采用三电极体系。其中，Q235 钢片
            AFM 研究了 PBA 的缓蚀性能，并通过量子化学计                         为工作电极，饱和甘汞电极（SCE）和铂片分别为
            算探讨了其吸附行为和缓蚀机理，以期为油田腐蚀、                            参比电极和辅助电极。电化学测试均在 30 ℃下进
            酸洗等领域提供理论参考。                                       行。测试前，将电极浸入 1 mol/L 盐酸中 30 min 以
                                                               达到稳态。极化曲线扫描速率为 5 mV/s，电位测试
            1    实验部分
                                                               范围在–750~500 mV（相对开路电位）；电化学阻抗

            1.1    试剂与仪器                                       谱（EIS）测试在腐蚀电位下进行，频率范围为
                                                                     –2
                                                                             5
                 4, 4'-联吡啶，AR，阿拉丁试剂（上海）有限公                     1.0×10 ~1.0×10 Hz，采用正弦波为激励信号，振幅
            司；氯化苄，AR，天津市福晨化学试剂厂；无水乙                            为 10  mV。通过极化曲线及电化学阻抗谱可求得
            醇、乙酸乙酯、浓盐酸（质量分数 37%）、丙酮，                           PBA 对碳钢的缓蚀率，计算公式分别如下：
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