可逆溶解选择控制开关型咪唑啉缓蚀剂族的创制及应用

基于脒基化合物在有水存在的条件下与CO2接触能够可逆转变为脒基重碳酸盐的特性，我们提出设计、合成一类新型脒基修饰可逆溶解选择控制开关型咪唑啉化合物的研究思想。即直接以腐蚀介质CO2为溶解控制开关实现咪唑啉化合物在CO2腐蚀介质中的均匀溶解与分散。在CO2/空气(或N2气)可逆溶解选择控制开关开关存在条件下，通过考察这类新型脒基修饰开关型咪唑啉化合物在CO2腐蚀介质中的溶解分散行为，筛选出适合的具有良好可控溶解分散性能的咪唑啉化合物。在此基础上，以Q235钢为研究材料，综合评价这类脒基修饰可逆溶解选择控制开关型咪唑啉化合物在CO2腐蚀介质中稳定性、吸附缓蚀性、分离回收以及循环使用性能，获取脒基修饰咪唑啉缓蚀剂分子结构与性能间关系的规律性认识，为新型功能咪唑啉缓蚀剂的研究开发提供新的方法和途径，实现缓蚀剂"可控溶解分散?-高效吸附缓蚀?-方便分离回收-循环重复使用"的一体化缓蚀过程。

设计、合成能够有效提高溶解分散性能并实现方便分离回收与循环使用的新型咪唑啉化合物是实现咪唑啉缓蚀剂技术在抗金属CO2腐蚀领域应用的关键性科学问题。本项目基于脒基化合物在有水存在的条件下与CO2反应能够可逆转变为脒基重碳酸盐的特性，提出了通过脒基修饰制备具有可逆溶解选择控制开关型咪唑啉化合物的研究思想，直接以CO2腐蚀介质为溶解控制开关实现咪唑啉缓蚀剂在腐蚀介质中的均匀溶解与分散。在改进优化了N,N-二甲基乙酰缩二甲醇（DMAA）合成条件以及提出LiCl催化条件下“一锅法”合成N'-烷基-N,N-二甲基乙脒新方法的基础上，以具有不同烷基碳链长度的咪唑啉化合物和强亲核性的DMAA为反应原料，利用间接法合成出一系列具有可逆溶解选择控制开关特性的咪唑啉化合物。可逆溶解选择控制开关型咪唑啉化合物“开-关”行为研究表明，在水相中以CO2/N2和CO2/N2/温度为溶解控制开关，在乙腈体系中以CO2/温度和CO2/N2为溶解控制开关可以方便地实现脒基修饰咪唑啉缓蚀剂的可逆溶解。利用静态失重法、电化学方法和表面分析测试技术研究了所合成的可逆溶解控制开关型咪唑啉化合物在CO2饱和的3% NaCl体系中对Q235钢的缓蚀吸附行为，分析了缓蚀作用机理。结果表明，对碳钢在CO2饱和的3% NaCl溶液中，合成的可逆溶解选择控制开关型咪唑啉化合物是性能优异的缓蚀剂，可以实现"可控溶解分散-高效吸附缓蚀-方便分离回收-循环重复使用"的一体化缓蚀过程。