聚環(huán)氧琥珀酸衍生物的合成及其阻垢緩蝕性能研究.pdf

1、聚環(huán)氧琥珀酸是一種環(huán)境友好型阻垢緩蝕劑，但因其結(jié)構(gòu)較單一，阻垢、分散、緩蝕性能與含磷藥劑相比并無明顯優(yōu)勢，對它進(jìn)行改性是提高其綜合性能的有效途徑。本工作利用縮合的方法在聚環(huán)氧琥珀酸的側(cè)鏈上增加了功能性基團(tuán)，得到了兩種聚環(huán)氧琥珀酸衍生物，拓寬了聚環(huán)氧琥珀酸的應(yīng)用范圍，達(dá)到了提高其阻垢緩蝕綜合性能的目的。
　　用聚環(huán)氧琥珀酸(PESA)分別和硫脲(CSN)、L-半胱氨酸(LCY)反應(yīng)，合成了聚環(huán)氧琥珀酸的兩種衍生物—硫脲基聚環(huán)氧琥珀酸

2、衍生物(CSN-PESA)和L-半胱氨酸基聚環(huán)氧琥珀酸衍生物(LCY-PESA)。以阻垢率為評價指標(biāo)確定了二者適宜的合成工藝條件。采用紅外光譜和核磁共振譜表征了硫脲改性和L-半胱氨酸改性的聚環(huán)氧琥珀酸衍生物的結(jié)構(gòu)，用粘度法測定了這兩種衍生物的分子量。
　　通過靜態(tài)阻垢法對目標(biāo)產(chǎn)物硫脲基聚環(huán)氧琥珀酸衍生物(CSN-PESA)和L-半胱氨酸基聚環(huán)氧琥珀酸衍生物(LCY-PESA)的阻碳酸鈣、硫酸鈣、磷酸鈣、穩(wěn)鋅離子和分散三氧化二鐵性能

3、進(jìn)行研究，結(jié)果表明兩種聚環(huán)氧琥珀酸衍生物具有廣泛、高效的阻垢性能和較好的綜合性能。在此基礎(chǔ)上，通過動態(tài)模擬實驗研究了聚環(huán)氧琥珀酸及其兩種衍生物的污垢熱阻和動態(tài)阻垢率，結(jié)果表明：在加藥量為0.5 mg·L-1、1.0 mg·L-1時，二者的污垢熱阻均減小，CSN-PESA的動態(tài)阻垢率較PESA者提高了10％左右，LCY-PESA提高了約15%，實驗結(jié)果證明了兩種衍生物的阻垢性能都好于聚環(huán)氧琥珀酸。采用搖床實驗法考察了CSN-PESA和LC

4、Y-PESA的生物降解性能，發(fā)現(xiàn)二者都屬于性能優(yōu)異的易生物降解物質(zhì)。
　　利用失重法和電化學(xué)方法研究了兩種聚環(huán)氧琥珀酸衍生物對A3鋼的緩蝕性能，結(jié)果表明：CSN-PESA和LCY-PESA都是以抑制陰極為主的混合型緩蝕劑，都能在碳鋼表面形成了吸附膜，對碳鋼表現(xiàn)出了較好的緩蝕保護(hù)能力，二者的緩蝕率較聚環(huán)氧琥珀酸均有一定提高，且LCY-PESA較PESA的緩蝕率提高13%。利用掃描電鏡、紅外光譜和X射線衍射等技術(shù)對碳酸鈣晶體的形貌和晶

5、型進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：兩種衍生物對碳酸鈣表現(xiàn)出晶格畸變和分散效應(yīng)，打破晶體規(guī)則生長過程，阻礙垢體長大，使之形成的微小晶粒均勻分散在溶液中。
　　通過熱力學(xué)、動力學(xué)計算和量子化學(xué)計算的方法研究了CSN-PESA和LCY-PESA的緩蝕機(jī)理。結(jié)果表明：CSN-PESA和LCY-PESA在A3鋼表面的作用是物理吸附和化學(xué)吸附共同作用的結(jié)果，符合朗格繆爾吸附等溫式，在金屬表面形成一層很薄的吸附膜，Gibbs函數(shù)分別為-33.69 kJ/