曼尼希堿緩蝕劑的合成及評價

[摘 要]由于現(xiàn)代某些工業(yè)生產(chǎn)過程中金屬材料損傷腐蝕嚴重，因此在工業(yè)生產(chǎn)中緩蝕劑成為不可或缺的存在?，F(xiàn)在緩蝕劑研究的發(fā)展已經(jīng)相當可觀，國內(nèi)外都有多種緩蝕劑，而今追求高效率、低成本、適應(yīng)性強、環(huán)境友好型的緩蝕劑已是今后重要的研究方向。但是我國目前生產(chǎn)的酸化緩蝕劑多為咪唑啉季胺鹽及喹啉季胺鹽類，存在著一些實用性問題。

[關(guān)鍵詞]曼尼希堿緩蝕劑;合成;評價;

本試驗選擇以甲醛、苯胺、苯乙酮作為主要原料來合成Mannich堿緩蝕劑，同時對其緩蝕性能進行評價，期望合成較好的Mannich堿緩蝕劑。

一、Mannich堿緩蝕劑的合成

實驗開始前放置好電動攪拌器、調(diào)溫加熱套、鐵架臺、三口燒瓶、升降臺等。搭好裝置后，按實驗設(shè)計配比取一定量苯胺倒入三口燒瓶中，再量取30mL濃鹽酸。打開電動攪拌器后，滴加濃鹽酸。鹽酸滴加完后，加入一定量的苯乙酮，打開加熱套開始加熱。溫度升至80℃，滴加一定量甲醛，繼續(xù)加熱。當實驗原料完全加入三口燒瓶后，搭建回流裝置，繼續(xù)加熱進行反應(yīng)。注意控制溫度，加熱過程中溫度計顯示約在102℃左右，回流需要4個小時。拆除回流裝置后，立刻搭建蒸餾裝置，仔細控制加熱套保持溫度穩(wěn)定上升至106℃左右，蒸餾過程需要2個小時。

實驗過程中通過調(diào)整反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、甲醛/苯乙酮（摩爾比）、苯胺/苯乙酮（摩爾比）、反應(yīng)體系的pH，合成緩蝕性能較好的Mannich堿。

二、Mannich堿緩蝕劑緩蝕性能測定過程

參照中華人民共和國石油與天然氣行業(yè)標準SY5405-1996《酸化用緩蝕劑性能試驗方法及評價指標》，用靜態(tài)掛片失重法測定N80鋼片在加有緩蝕劑的酸液中的腐蝕速率。具體操作步驟如下：

1. 將試片分別用400 #、600 #、1000 #金相砂紙打磨光亮、除去斑痕和毛刺，打磨后仍有缺陷的試片不應(yīng)使用。

2. 將已打磨的試片用鑷子夾持，在石油醚（60%～90%）中，用脫脂棉清洗去油脂，然后放入丙酮溶液中浸泡。

3. 將經(jīng)過上述步驟處理的試片放入無水乙醇中浸泡5～10分鐘脫水。

4. 從無水乙醇中取出試片，用冷風(fēng)吹干或晾干，依次用干凈的濾紙包好，置于干燥器內(nèi)待稱量。

5. 在干燥器內(nèi)干燥20分鐘取出鋼片，用分析天平稱重，準確至0.1 mg，并記錄為M0，之后放回干燥器內(nèi)備用。

6. 按照實驗要求配制好腐蝕體系，根據(jù)每平方厘米試片表面積酸液用量20cm3，將加有緩蝕劑的酸液裝入500mL錐形瓶內(nèi)，并將錐形瓶至于水浴中，打開水浴開關(guān)加熱，使酸液升溫至要求溫度。

7. 取出已制備的試片，用游標卡尺測量其尺寸，并記錄。將塑料線系在試片孔上，記錄好試片的編號。

8. 將試片單片吊掛，兩片為一組，分別放入反應(yīng)體系中作平行實驗，要保證試片全部表面與酸液相接觸，記錄反應(yīng)開始時間。

9. 反應(yīng)達到預(yù)定時間，取出試片，觀察腐蝕狀況并作詳細記錄。

10. 觀察后將試片立即用自來水沖洗，再用軟毛刷刷洗;剪掉塑料線;最后用丙酮、無水乙醇逐片洗滌，吹干，將試片用編好號的濾紙包好放入干燥器。

11. 在干燥器內(nèi)干燥20分鐘取出鋼片，用分析天平稱重，準確至0.1 mg，并記錄為M。操作過程中不能用手直接接觸試片.

三、結(jié)語

采用甲醛、苯胺、苯乙酮等為原料合成了一種曼尼希堿緩蝕劑，對其合成條件、緩蝕性能和作用機理進行了初步研究，主要結(jié)論如下：

1.合成的Mannich堿為透明的深紅色粘稠液體，具有良好的緩蝕性能，在醇中溶解性好，是一種良好的緩蝕劑主劑。

2.不同的反應(yīng)條件下合成的曼尼希堿的緩蝕性能不同，合理選擇反應(yīng)條件及配比是合成具有高效緩蝕作用的曼尼希堿的關(guān)鍵。

3.由設(shè)計的合成Mannich堿緩蝕劑的單一變量試驗結(jié)果表明，Mannich堿緩蝕劑的緩蝕效果，隨著苯胺、甲醛加量的增大，產(chǎn)物的腐蝕速率先增大后減小;在一定范圍內(nèi)隨著苯乙酮加量的增大，產(chǎn)物的腐蝕速率一直增大。

4.實驗結(jié)果表明用于鹽酸體系中的Mannich堿緩蝕劑的最佳合成條件：甲醛、苯胺和苯乙酮的摩爾比為1.2：0.8：1，pH為3，反應(yīng)溫度為106℃，反應(yīng)時間為7h，在此條件下緩蝕效果最好。

5.合成的Mannich緩蝕劑在15%鹽酸體系中具有優(yōu)異的緩蝕性能。

6.由資料查閱確定了該合成試驗的適宜的反應(yīng)溫度及反應(yīng)時間，因此此次試驗未改變反應(yīng)溫度及時間。在自己設(shè)定條件下合成的Mannich堿緩蝕劑尚有多種不足之處，若進一步研究則合成Mannich緩蝕劑可以進行正交實驗。

7.由實驗設(shè)計可知本實驗采用靜態(tài)掛片失重法測定N80鋼片在加有緩蝕劑的酸液中的腐蝕速率。靜態(tài)掛片失重法雖具有簡便、直觀、易操作等許多優(yōu)點，是測量腐蝕最基本的方法，但是失重法的測量結(jié)果只能體現(xiàn)腐蝕體系作用的宏觀結(jié)果，如果要深入了解腐蝕及緩蝕機理，必須借助其他方法。若進一步研究可使用電化學(xué)、光學(xué)、能譜分析等研究方法來研究緩蝕劑的緩蝕機理。

參考文獻：

[1] 熊穎， 陳大鈞， 王君， 等. 模擬油氣田采出水的腐蝕性實驗研究[J]. 鉆采工藝， 2008， 31（4）： 118. 121.

[2] 趙永貴， 王世杏， 張炎明. 淺析防腐蝕工作在石油、石化和化工生產(chǎn)安全管理工作中的重要性[J]， 全面腐蝕控制， 2002，16（4）： 3-6.

[3] 趙艷娜， 朱元良近中性油田產(chǎn)出水中緩蝕劑的性能評價[J]. 腐蝕科學(xué)與防護技術(shù)， 2008， 20（4）： 298-300.

[4] 宋宜四. 東—辛輸氣管線緩蝕劑篩選評價[J]. 油氣田地面工程， 2004， 23（5）： 50.

[5] 國家石油和化學(xué)工業(yè)局. SY/T5273-2000油田采出水用緩蝕劑性能評價方法[s]. 北京： 石油工業(yè)出版社， 2000.