咪唑基无磷碳钢缓蚀剂的合成与性能研究开题报告

 2022-10-08 10:24:10

1. 研究目的与意义

近代工业化道路以来,碳钢在国民经济、国防军事、工业生产、社会生活等诸多方面的应用非常广泛,用量非常庞大,也是各个国家的基础支柱工业。它不仅广泛应用于建筑﹑桥梁﹑铁道﹑车辆﹑船舶和各种机械制造工业,而且在近代的石油化学工业﹑海洋开发等方面如石油开采、油气管道运输、石油灌储藏,也得到大量使用。由于铁的化学性质比较活泼,在使用共、过程中经常会产生水垢、污垢等附着的金属表面,由于大部分污垢的主要成分是不溶性盐(碱性),自然状态下不仅不能自行清除而且会随着时间的推移越来越多。污垢的存在给金属的使用带来极大的危害,如设备不能正常运行、堵塞金属管道、减低生产效率等。为清除此类污垢,常用的方法是用酸性物质如盐酸与之进行酸碱反应,溶解不溶性盐。但是由于铁离子在酸性条件下及其容易与算中的氯离子发生离子交换反应,盐酸清洗污垢的同时也会对碳钢本身带来腐蚀。所以,钢铁腐蚀不仅造成巨大的经济损失,而且也是资源和能源的严重浪费,并且还容易引发工业生产事故[1],污染人类生存的环境。由此可见,碳钢缓蚀剂的作用尤为重要且迫在眉睫。

2、添加无机或有机缓蚀剂已成为钢铁及其合金的重要防腐蚀技术,传统的高效碳钢缓蚀剂如聚天冬氨酸与锌盐复配[2],膦酸类[3]和锌盐复配[4],不但其中含有的贵金属锌会增加成本,同时含有的P元素,非常容易造成水体富营养化,对环境造成污染。

3、咪唑[5]由于其绿色环保,电子云密度大等特点而适用于缓蚀剂方面物质的合成,且具有较好的缓蚀性能。本课题拟改性咪唑以达到兼顾环保与缓蚀性能的目的。

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2. 课题关键问题和重难点

1、咪唑基缓蚀剂合成,过程中会用到很多仪器设备,且合成环节比较多,时间较长,合成中对温度也有控制要求,因此合成时需熟练并正确使用相关仪器,每个环节都不能出问题,对时间、温度等条件做好把控;

2、咪唑基改性缓蚀剂的产率及纯度;

3、合成过程中改变不同参数对产物的影响;

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3. 国内外研究现状(文献综述)

1.研究背景

金属工程材料尤其是钢铁在国民经济、国防军事、工业生产、社会生活等诸多方面的应用非常广泛,用量非常庞大,也是国家的基础支柱工业,但是金属材料在使用过程中造成的严重危害也越来越为人们所认识和重视,这其中尤其以金属的腐蚀最为突出。由于铁的化学性质比较活泼,在使用共、过程中经常会产生水垢、污垢等附着的金属表面,由于大部分污垢的主要成分是不溶性盐(碱性),自然状态下不仅不能自行清除而且会随着时间的推移越来越多。污垢的存在给金属的使用带来极大的危害,如设备不能正常运行、堵塞金属管道、减低生产效率等。为清除此类污垢,常用的方法是用酸性物质如盐酸与之进行酸碱反应,溶解不溶性盐。但是由于铁离子在酸性条件下及其容易与算中的氯离子发生离子交换反应,盐酸清洗污垢的同时也会对碳钢本身带来腐蚀。腐蚀会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能,破坏金属构件的几何形状,增加零件间的磨损,降低光学和电学等物理性能,缩短设备的使用寿命,甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。全球每年由于金属腐蚀造成的钢铁损失约占当年钢产量的10~20%。由于金属腐蚀事故引起的工厂停产、停电、设备停止等间接损失就更无法计算。2016年全球因金属腐蚀产生的损失远远超过本年度水灾、火灾、风灾和地震(平均值)等灾害损失的总和,在这里还不包括因腐蚀导致的停产、减产甚至爆炸等造成的间接损失[7]

2.研究目的及意义

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4. 研究方案

1.在实验室对聚醚研究的基础上,通过为聚醚接上羧基,进而与咪唑反应生成聚醚改性的咪唑衍生物,合成咪唑基缓蚀剂;

2.研究聚醚不同实验条件下咪唑基缓蚀剂对碳钢缓蚀剂性能的影响;

3.合成聚醚改性的咪唑碳钢缓蚀剂后,确定其结构,探究其缓蚀机理;

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5. 工作计划

第1-2周:确认毕业论文题目,完成相关资料查阅;完成开题报告和文献翻译,并制定相应的实验和设计路线;

第3-4周:初步实验所制定的方案的可行性,对所遇到的问题记录在案,查阅资料解决问题;

第5周:熟悉咪唑基缓蚀剂的合成步骤;

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