CN109053579A - 一种咪唑啉季铵盐缓蚀剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种咪唑啉季铵盐缓蚀剂，制备原料包括缓蚀剂主成分原料和助剂原料，缓蚀剂主成分原料为油酸、苯甲酸、脂肪酸、月桂酸中和天然桐油酸的一种；助剂原料包括二乙烯三胺、硫酸二甲酯或氯化苄、硼酸和二甲苯；本发明还公开了该缓蚀剂的制备方法，解决了现有的缓蚀剂在酸性介质中缓蚀性能差的问题。制备方法简单、易操作，并且能将溶剂进行回收利用。咪唑啉缓蚀剂具有毒性低、缓释效率高、使用范围广。本发明的缓蚀剂物性表征和性能测试结果表明，油酸咪唑啉季铵盐具有较好的缓释性能，氯化苄比硫酸二甲酯季铵化后的缓释性能好。极化曲线测试表明合成的缓蚀剂均为阴极抑制型缓蚀剂。

Description

一种咪唑啉季铵盐缓蚀剂及其制备方法
技术领域
本发明属于金属腐蚀与防护技术领域，涉及一种咪唑啉季铵盐缓蚀剂，还涉及该缓蚀剂的制备方法。
背景技术
金属腐蚀给国民经济造成了巨大的损失，其每年造成的损失已经占到国民经济的1.5％-4％。为此各国科研人员对金属的防腐蚀技术进行了大量的研究，如进行合理的选材，金属表面进行保护、电化学保护等。缓蚀剂以其缓释效果好、适用范围广、成本低等优点，广泛应用于石油、化工、冶金、机械、交通运输和国防工业部门中。咪唑啉缓蚀剂具有低毒、环保、绿色的特点。咪唑啉及其衍生物缓蚀剂中的杂原子N、O、S可以和铁原子形成配位键，而且分子中含有的双键也可以和金属形成π-d键，从而可以增强分子的吸附能力，在金属表面形成牢固的膜，阻止腐蚀介质与金属接触。在酸浸除锈及除氧化皮，锅炉除垢除污，油气井的压裂酸化施工和高含量H2S、CO2的油气井中，由于都是在酸性介质中的腐蚀，所以腐蚀速率远远超过其他介质的腐蚀。因此，针对酸性介质中缓蚀剂的研究具有十分重要的意义。现有缓蚀剂缓释效率不高、适应介质环境单一、毒性大等问题，并且制备工艺复杂、制备条件苛刻。
本发明采用溶剂法合成系列咪唑啉季铵盐缓蚀剂，利用静态失重法对不同缓蚀剂在不同温度、浓度下的缓蚀性能进行了研究；利用铁与硫酸铜发生置换反应研究了不同缓蚀剂的成膜性能；利用扫描电镜对在盐酸介质中A3钢片的表面形貌和腐蚀产物进行了分析，对比分析了不同咪唑啉季铵盐缓蚀剂的缓释性能，为咪唑啉季铵盐缓蚀剂的性能研究提供了新的思路。
发明内容
本发明的目的是提供一种咪唑啉季铵盐缓蚀剂，解决了现有的缓蚀剂在酸性介质中缓蚀性能差的问题。
本发明的另一目的是提供改缓蚀剂的制备方法，解决了现有技术采用真空法制备无法进行溶剂的回收，且对装置密封性要求较高的问题；本方发明的方法采用的装置简单、易操作。
本发明所采用的技术方案是，一种咪唑啉季铵盐缓蚀剂，制备原料包括缓蚀剂主成分原料和助剂原料，缓蚀剂主成分原料为油酸、苯甲酸、脂肪酸、月桂酸和天然桐油酸中的一种；助剂原料包括二乙烯三胺、硫酸二甲酯或氯化苄、硼酸和二甲苯；二乙烯三胺与缓蚀剂主成分原料的摩尔比为1:1～1.2，硫酸二甲酯或氯化苄与缓蚀剂主成分原料的摩尔比为1:4～5，硼酸与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:0.015～0.02，二甲苯与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:0.8～1。
本发明的另一技术方案是，一种咪唑啉季铵盐缓蚀剂的制备方法，具体操作过程包括如下步骤：
步骤1.将缓蚀剂主成分原料和硼酸按照比例加入三口烧瓶，电热套加热并搅拌，升温至40℃～50℃，然后按比例加入二甲苯，得到混合物I；
步骤2.当电热套的温度升到100～120℃时，使用恒压滴液漏斗向混合物I中逐滴滴加二乙烯三胺进行反应，继续升温到160～180℃，进行酰胺化脱水反应，然后在240～260℃下环化反应3～3.5h，得到咪唑啉油溶性缓蚀剂；
步骤3.步骤2完成后，降温，待温度降至60～80℃，按比例加入季铵化试剂，进行水浴反应，得到棕黑色粘稠态咪唑啉季铵盐缓蚀剂。
本发明的其他特点还在于，
步骤2中加入二乙烯三胺反应时间0.5～1h。
步骤2中酰胺化脱水反应时间为2.5～3h。
步骤3中季铵化试剂为氯化苄或硫酸二甲酯中的一种，水浴反应温度为60～80℃，反应时间为2～2.5h。
本发明的有益效果是，一种咪唑啉季铵盐缓蚀剂及其制备方法，解决了现有的缓蚀剂在酸性介质中缓蚀性能差的问题。制备方法简单、易操作，并且能将溶剂进行回收利用。咪唑啉缓蚀剂具有毒性低、缓释效率高、使用范围广。
附图说明
图1是实施例5制备得到的缓蚀剂的红外光谱图；
图2是实施例2制备得到的缓蚀剂的红外光谱图；
图3是实施例9制备得到的缓蚀剂的红外光谱图；
图4是分别加入实施例1、实施例6、实施例4和实施例5制备得到的缓蚀剂前后A3钢片的SEM照片；其中，a为腐蚀前A3钢、b为置于1mol/L盐酸中、c为加入实施例1制备的缓蚀剂、d为加入实施例6制备的缓蚀剂、e为加入实施例4的缓蚀剂，f为实施例5制备的缓蚀剂；
图5是实施例1、实施例6、实施例2、实施例7、实施例3、实施例8、实施例4和实施例5制备得到的缓蚀剂不同浓度下的缓释效率对比图；其中，1为实施例1制备得到的缓蚀剂、2为实施例6制备得到的缓蚀剂、3为实施例2制备得到的缓蚀剂、4为实施例7制备得到的缓蚀剂、5为实施例3制备得到的缓蚀剂、6为实施例8制备得到的缓蚀剂、7为实施例4制备得到的缓蚀剂、8为实施例5制备得到的缓蚀剂；
图6是实施例1、实施例6、实施例2、实施例7、实施例3、实施例8、实施例4和实施例5制备得到的缓蚀剂在不同温度下的缓释效率对比图；其中，1为实施例1制备得到的缓蚀剂、2为实施例6制备得到的缓蚀剂、3为实施例2制备得到的缓蚀剂、4为实施例7制备得到的缓蚀剂、5为实施例3制备得到的缓蚀剂、6为实施例8制备得到的缓蚀剂、7为实施例4制备得到的缓蚀剂、8为实施例5制备得到的缓蚀剂；
图7是实施例1、实施例6、实施例2、实施例7、制备得到的缓蚀剂极化曲线图；其中，1为实施例1制备得到的缓蚀剂、2为实施例6制备得到的缓蚀剂、3为实施例2制备得到的缓蚀剂、4为实施例7制备得到的缓蚀剂；
图8是实施例3、实施例8、实施例4和实施例5制备得到的缓蚀剂极化曲线图；其中，5为实施例3制备得到的缓蚀剂、6为实施例8制备得到的缓蚀剂、7为实施例4制备得到的缓蚀剂、8为实施例5制备得到的缓蚀剂；
图9是实施例9制备得到的缓蚀剂在pH＝2.5的盐酸溶液中不同含量的阻抗图；
图10实施例9制备得到的缓蚀剂在pH＝3.5的盐酸溶液中不同含量的阻抗图；
图11是A3钢片在添加缓蚀剂盐酸溶液中的等效电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的一种咪唑啉季铵盐缓蚀剂，制备原料包括缓蚀剂主成分原料和助剂原料，缓蚀剂主成分原料为油酸、苯甲酸、脂肪酸、月桂酸和天然桐油酸中的一种；助剂原料包括二乙烯三胺、硫酸二甲酯或氯化苄、硼酸和二甲苯；二乙烯三胺与缓蚀剂主成分原料的摩尔比为1:1～1.2，硫酸二甲酯或氯化苄与缓蚀剂主成分原料的摩尔比为1:4～5，硼酸与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:0.015～0.02，二甲苯与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:0.8～1。
本发明的一种咪唑啉季铵盐缓蚀剂的制备方法，具体操作过程包括如下步骤：
步骤1.将缓蚀剂主成分原料和硼酸按照比例加入三口烧瓶，电热套加热并搅拌，升温至40℃～50℃，然后按比例加入二甲苯，得到混合物I；
步骤2.当电热套的温度升到100～120℃时，使用恒压滴液漏斗向混合物I中逐滴滴加二乙烯三胺进行反应，继续升温到160～180℃，进行酰胺化脱水反应，然后在240～260℃下环化反应3～3.5h，得到咪唑啉油溶性缓蚀剂；
步骤2中加入二乙烯三胺，反应时间0.5～1h。
步骤2中酰胺化脱水反应时间为2.5～3h。
步骤3.步骤2完成后，降温，待温度降至60～80℃，按比例加入季铵化试剂，进行水浴反应，得到棕黑色粘稠态咪唑啉季铵盐缓蚀剂。
步骤3中季铵化试剂为氯化苄或硫酸二甲酯中的一种，水浴反应温度为60～80℃，反应时间为2～2.5h。
具体实施例如下：
实施例1
一种油酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂，原料包括油酸、二乙烯三胺、硼酸、二甲苯、氯化苄。其中油酸、二乙烯三胺、氯化苄之间的摩尔比为分别为1：1：4，硼酸与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:0.015，二甲苯与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:0.8。
制备过程如下：
步骤1.将油酸和硼酸按比例加入三口烧瓶，电热套加热并搅拌，逐步升温至40℃，然后加入二甲苯得混合物I；
步骤2.当电热套的温度升到120℃时，使用恒压滴液漏斗向混合物I中逐滴滴加二乙烯三胺，反应0.5h后，继续升温到170℃，发生酰胺化反应，反应3h后，在260℃下环化反应，反应3h，得到咪唑啉油溶性缓蚀剂；
步骤3.步骤2完成后，降温，待温度降至60℃，加入季铵化试剂氯化苄，在60℃下水浴反应2.5h后得到棕黑色粘稠态油酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂。
实施例2
一种苯甲酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂，原料包括苯甲酸、二乙烯三胺、硼酸、二甲苯、氯化苄。其中苯甲酸、二乙烯三胺、氯化苄的物质的量之比分别为1：1.05：4.5，硼酸与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:0.02，二甲苯与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1：1。
步骤1.将苯甲酸和硼酸按比例加入三口烧瓶，电热套加热并搅拌，逐步升温至45℃，然后加二甲苯得到混合物I；
步骤2.当电热套的温度升到110℃时，使用恒压滴液漏斗向混合物I中逐滴滴加二乙烯三胺，反应0.8h后，继续升温到160℃，发生酰胺化反应，反应3h后，在240℃下环化反应，反应3h，得到咪唑啉油溶性缓蚀剂；
步骤3.步骤2完成后，降温，待温度降至65℃，加入季铵化试剂氯化苄60℃下水浴反应2.5h后得到棕黑色粘稠态油酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂。
实施例3
一种脂肪酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂，原料包括脂肪酸、二乙烯三胺、硼酸、二甲苯、氯化苄。其中脂肪酸、二乙烯三胺、氯化苄的物质的量之比分别为1：1.1：5，硼酸与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:0.02，二甲苯与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:1。
步骤1.将脂肪酸和硼酸按比例加入三口烧瓶，电热套加热并搅拌，逐步升温至50℃，然后加入二甲苯得混合物I。
步骤2.当电热套的温度升到100℃时，使用恒压滴液漏斗向混合物I中逐滴滴加二乙烯三胺，反应一段时间1h后，继续升温到180℃，发生酰胺化反应，反应2.5h后，在250℃下环化反应，反应3.5h，得到咪唑啉油溶性缓蚀剂；
步骤3.步骤2完成后，降温，待温度降至80℃，加入季铵化试剂氯化苄，在80℃下水浴反应2h后得到棕黑色粘稠态脂肪酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂。
实施例4
一种月桂酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂，原料包括月桂酸、二乙烯三胺、硼酸、二甲苯、氯化苄。其中月桂酸、二乙烯三胺、氯化苄的物质的量之比分别为1：1.2：4.5，硼酸与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:0.015，二甲苯与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:0.8。
步骤1.将月桂酸和硼酸按比例加入三口烧瓶，电热套加热并搅拌，逐步升温至50℃，然后加入二甲苯得混合物I。
步骤2.当电热套的温度升到100℃时，使用恒压滴液漏斗向混合物I中逐滴滴加二乙烯三胺反应0.5h后，继续升温到165℃，发生酰胺化反应，反应2.7h后，在260℃下环化反应，反应3.2h，得到咪唑啉油溶性缓蚀剂；
步骤3.步骤2完成后，降温，待温度降至60℃，加入季铵化试剂氯化苄，在60℃下水浴反应2.2h后得到棕黑色粘稠态脂肪酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂。
实施例5
一种月桂酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂，原料包括月桂酸、二乙烯三胺、硼酸、二甲苯、硫酸二甲酯。其中月桂酸、二乙烯三胺、硫酸二甲酯的物质的量之比分别为1：1.2：4.5，硼酸与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:0.015，二甲苯与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:0.9。
步骤1.将月桂酸和硼酸按比例加入三口烧瓶，电热套加热并搅拌，逐步升温至50℃，然后加入二甲苯得混合物I。
步骤2.当电热套的温度升到100℃时，使用恒压滴液漏斗向混合物I中逐滴滴加二乙烯三胺反应0.5h后，继续升温到165℃，发生酰胺化反应，反应2.7h后，在260℃下环化反应，反应3.2h，得到咪唑啉油溶性缓蚀剂；
步骤3.步骤2完成后，降温，待温度降至60℃，加入季铵化试剂硫酸二甲酯，在60℃下水浴反应2.2h后得到棕黑色粘稠态脂肪酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂。
实施例6
一种油酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂，原料包括油酸、二乙烯三胺、硼酸、二甲苯、硫酸二甲酯。其中油酸、二乙烯三胺、硫酸二甲酯之间的摩尔比为分别为1：1：4，硼酸与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:0.015，二甲苯与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:0.8。
制备过程如下：
步骤1.将油酸和硼酸按比例加入三口烧瓶，电热套加热并搅拌，逐步升温至40℃，然后加入二甲苯得混合物I；
步骤2.当电热套的温度升到120℃时，使用恒压滴液漏斗向混合物I中逐滴滴加二乙烯三胺，反应0.5h后，继续升温到170℃，发生酰胺化反应，反应3h后，在260℃下环化反应，反应3h，得到咪唑啉油溶性缓蚀剂；
步骤3.步骤2完成后，降温，待温度降至60℃，加入季铵化试剂硫酸二甲酯，在60℃下水浴反应2.5h后得到棕黑色粘稠态油酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂。
实施例7
一种苯甲酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂，原料包括苯甲酸、二乙烯三胺、硼酸、二甲苯、硫酸二甲酯。其中苯甲酸、二乙烯三胺、硫酸二甲酯的物质的量之比分别为1：1.05：4.5，硼酸与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:0.017，二甲苯与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:1。
步骤1.将苯甲酸和硼酸按比例加入三口烧瓶，电热套加热并搅拌，逐步升温至45℃，然后加二甲苯得到混合物I；
步骤2.当电热套的温度升到110℃时，使用恒压滴液漏斗向混合物I中逐滴滴加二乙烯三胺，反应0.8h后，继续升温到160℃，发生酰胺化反应，反应3h后，在240℃下环化反应，反应3h，得到咪唑啉油溶性缓蚀剂；
步骤3.步骤2完成后，降温，待温度降至65℃，加入季铵化试剂硫酸二甲酯60℃下水浴反应2.5h后得到棕黑色粘稠态油酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂。
实施例8
一种脂肪酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂，原料包括脂肪酸、二乙烯三胺、硼酸、二甲苯、硫酸二甲酯。其中脂肪酸、二乙烯三胺、硫酸二甲酯的物质的量之比分别为1：1.1：5，硼酸与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:0.02，二甲苯与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:1。
步骤1.将脂肪酸和硼酸按比例加入三口烧瓶，电热套加热并搅拌，逐步升温至50℃，然后加入二甲苯得混合物I。
步骤2.当电热套的温度升到100℃时，使用恒压滴液漏斗向混合物I中逐滴滴加二乙烯三胺，反应一段时间1h后，继续升温到180℃，发生酰胺化反应，反应2.5h后，在250℃下环化反应，反应3.5h，得到咪唑啉油溶性缓蚀剂；
步骤3.步骤2完成后，降温，待温度降至80℃，加入季铵化试剂硫酸二甲酯，在80℃下水浴反应2h后得到棕黑色粘稠态脂肪酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂。
实施例9
一种天然桐油酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂，原料包括天然桐油酸、二乙烯三胺、硼酸、二甲苯、硫酸二甲酯。其中脂肪酸、二乙烯三胺、硫酸二甲酯的物质的量之比分别为1：1.1：5，硼酸与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:0.016，二甲苯与缓蚀剂主成分原料摩尔比为1:0.8。
步骤1.将天然桐油酸和硼酸按比例加入三口烧瓶，电热套加热并搅拌，逐步升温至50℃，然后加入二甲苯得混合物I。
步骤2.当电热套的温度升到100℃时，使用恒压滴液漏斗向混合物I中逐滴滴加二乙烯三胺，反应一段时间1h后，继续升温到180℃，发生酰胺化反应，反应2.5h后，在250℃下环化反应，反应3.5h，得到咪唑啉油溶性缓蚀剂；
步骤3.步骤2完成后，降温，待温度降至80℃，加入季铵化试剂硫酸二甲酯，在80℃下水浴反应2h后得到棕黑色粘稠态脂肪酸咪唑啉季铵盐缓蚀剂。
本发明首先利用羧酸中羧基与二乙烯三胺中的氨基在160～180℃反生酰胺反应，之后在240～260℃发生环化反应。其中缓蚀剂原料中的R基可以作为疏水基团，碳碳双键也可以和金属形成π-d键，从而可以增强分子的吸附能力，在金属表面形成牢固的膜，阻止腐蚀介质与金属接触。二甲苯作为携水剂，在酰胺化和环化反应中通过蒸馏，能够将反应过程中的水夹带出去。硫酸二甲酯和氯化苄对合成的油性咪唑啉缓蚀剂起到季铵化作用，使缓蚀剂的溶水性增强。
从图1中可得出：在2937cm-1和2854cm-1为C-H伸缩振动，在2359cm-1处为CO2特征吸收峰，在1644cm-1处为C＝N特征吸收峰，1459cm-1和743cm-1为-CH2-弯曲振动，1200cm-1为C-N单键伸缩振动，在1600cm-1附近形成的咪唑特征吸收峰。表明合成缓蚀剂为咪唑啉化合物；图2中得到：在3427cm-1处是-NH2的振动吸收峰，2930cm-1处是C-H的不对称伸缩振动吸收峰，在2349cm-1处为CO2的不对称收缩。1291cm-1处是C-N的振动吸收峰，1606cm-1处是C＝N的特征吸收峰，说明分子中含有咪唑啉环，1015cm-1和1109cm-1是苯环的特征吸收峰。同时，696cm-1处有吸收峰，这是苄基的特征峰，表明咪唑啉化合物已季铵化；从图3中得到：本实施例9制备得到的缓蚀剂的傅里叶红外光谱图中，在3429cm-1处NH的伸缩振动峰，在2938cm-1为C-H伸缩振动峰，在2364cm-1处为CO2特征吸收峰，在1644cm-1处为C＝N特征吸收峰，在1543cm-1和1403cm-1处为碳碳共轭双键的伸缩振动吸收峰，1227cm-1为-CH2-弯曲振动，1227cm-1为C-N单键伸缩振动，表明该化合物为咪唑啉类化合物。
图4中得到：b中，A3钢片表面出现严重的坑蚀，与腐蚀前的钢片(图a)的表面SEM图像对比明显。当加入实施例1和实施例4制备的缓蚀剂后，A3钢片表面只出现了部分点蚀，如图c和图e所示，而采用实施例6和实施例5制备得到的缓蚀剂后，A3钢片表面较采用实施例1和实施例4制备的缓蚀剂点蚀严重，如图d和图f所示，并且A3钢片有较多的点蚀、坑蚀和裂纹。表明，在1mol/L盐酸介质中加入咪唑啉季铵盐缓蚀剂后对钢片起到了不同作用的缓释效果，咪唑啉季铵盐缓蚀剂对盐酸体系有较强的缓释作用，并且采用氯化苄季铵化后咪唑啉季铵盐缓蚀效果优于硫酸二甲酯。
如图5所示：油酸咪唑啉氯化苄季铵盐缓蚀剂在1mol/L盐酸介质中具有较好的缓释性能。在20℃下，当缓蚀剂的浓度为1400mg/L时，缓释率能够达到99.05％。缓释率由大到小的依次为油酸咪唑啉季铵盐、脂肪酸咪唑啉季铵盐、苯甲酸咪唑啉季铵盐、月桂酸咪唑啉季铵盐。原因可能是，因为咪唑啉季铵盐中的咪唑环中具有C＝N双键，在金属表面有良好的吸附作用，并且油酸咪唑啉中含有C＝C双键、脂肪酸咪唑啉中含有不饱和键、苯甲酸咪唑啉中含有的孤对电子能够和Fe金属的空轨道结合，形成更强的保护膜。同时发现采用氯化苄季铵化后的缓释效率普遍比用硫酸二甲酯的效率高，由于苯环结构有更大的空间阻位和疏水性使缓释效果增强。
从图6中得到：随着温度的升高缓释效率都逐渐下降，采用氯化苄季铵化后的缓蚀剂缓释效率普遍高于硫酸二甲酯。其中由二甲酯季铵化得到的油酸咪唑啉受温度影响较大，在90℃时，缓释效率降为80.07％。通过实验发现，采用氯化苄季铵化后油酸咪唑啉的缓蚀剂有较高的缓释效率并且受温度影响较小。在90℃下时，油酸氯化苄季铵盐缓蚀剂缓释效率仍能达到95.93％。
结合图7和图8所示，加入缓蚀剂后腐蚀电位明显负移，并且阴阳两极的腐蚀电流密度均减小。阴极腐蚀电流密度向负方向平移程度大于阳极腐蚀电流密度。说明合成的咪唑啉缓蚀剂为抑制阴极型缓蚀剂。分析发现加入油酸咪唑啉缓蚀剂后，腐蚀电流密度较其它缓蚀剂向负极平移较大，说明油酸咪唑啉具有良好的缓释性能，并且采用氯化苄季铵化后的咪唑啉中间体的阴阳极腐蚀电流密度均小于用硫酸二甲酯季铵化后的缓蚀剂。
表1不同浓度缓蚀剂在不同pH的盐酸溶液中的电化学阻抗拟合参数
通过向不同pH盐酸溶液中添加不同含量的实施例9制备得到的缓蚀剂，测试带你化学阻抗，如图9和图10所示，采用ZSIMPWIN软件对不同pH下所测的阻抗数据进行拟合，其等效电路如图11，其中Rs表示溶液的电阻，Cdl表示双电层电容，Rct表示电极表面转移电阻；拟合之后采用如下公式计算缓释率：
式中，Rct为添加缓蚀剂的电荷转移电阻；为未添加缓蚀剂的电荷转移电阻。
拟合电化学阻抗数据如表1所示，通过图8、图9和表2可得，加入缓蚀剂后Rct增大，说明加入缓蚀剂后，缓蚀剂在A3钢表面形成了较好的保护膜，阻碍了电荷在金属表面的转移。并且，随着缓蚀剂浓度的增大，缓蚀效率也成增大趋势。在缓蚀介质为pH为3.5的盐酸溶液，当缓蚀剂浓度为2.0g/L时，缓蚀效率达到75.67％。

Claims (5)

1.一种咪唑啉季铵盐缓蚀剂，其特征在于，制备原料包括缓蚀剂主成分原料和助剂原料，所述缓蚀剂主成分原料为油酸、苯甲酸、脂肪酸、月桂酸和天然桐油酸中的一种；所述助剂原料包括二乙烯三胺、硫酸二甲酯或氯化苄、硼酸和二甲苯；所述二乙烯三胺与缓蚀剂主成分原料的摩尔比为1:1～1.2，所述硫酸二甲酯或氯化苄与缓蚀剂主成分原料的摩尔比为1:4～5，所述硼酸的质量百分数为所述缓蚀剂主成分原料、二乙烯三胺、硫酸二甲酯或氯化苄三者质量总和的0.25％～0.30％，所述二甲苯的质量百分数为所述缓蚀剂主成分原料、二乙烯三胺、硫酸二甲酯或氯化苄三者质量总和的25％～30％。
2.一种如权利要求1所述的咪唑啉季铵盐缓蚀剂的制备方法，其特征在于，具体操作过程包括如下步骤：
步骤1.将缓蚀剂主成分原料和硼酸按照比例加入三口烧瓶，电热套加热并搅拌，升温至40℃～50℃，然后按比例加入二甲苯，得到混合物I；
步骤2.当电热套的温度升到100～120℃时，使用恒压滴液漏斗向混合物I中逐滴滴加二乙烯三胺进行反应，继续升温到160～180℃，进行酰胺化脱水反应，然后在240～260℃下环化反应3～3.5h，得到咪唑啉油溶性缓蚀剂；
步骤3.步骤2完成后，降温，待温度降至60～80℃，按比例加入季铵化试剂，进行水浴反应，得到棕黑色粘稠态咪唑啉季铵盐缓蚀剂。
3.如权利要求2所述的一种咪唑啉季铵盐缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中加入二乙烯三胺反应时间0.5～1h。
4.如权利要求2所述的一种咪唑啉季铵盐缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中酰胺化脱水反应时间为2.5～3h。
5.如权利要求2所述的一种咪唑啉季铵盐缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3中季铵化试剂为氯化苄或硫酸二甲酯中的一种，水浴反应温度为60～80℃，反应时间为2～2.5h。
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