煤炭科学技术

作者：沈栋, 孟征,

关键词：液压支架, 咪唑啉, 缓蚀剂, 电化学, 量子化学,

为了有效缓解液压支架的滤芯和立柱锈蚀现象，以二甲苯为溶剂和携水剂，采用酰化−环化反应在癸二酸、L-谷氨酸的基础上引入了五元氮杂环咪唑啉基团，采用氯乙酸钠为季铵盐化试剂增强水溶性，合成了2种缓蚀性能优良的液压支架浓缩液用癸二酸双环咪唑啉季铵盐GM-1和L-谷氨酸双环咪唑啉季铵盐LM-1缓蚀剂，通过红外光谱对其进行了结构确认，通过腐蚀失重、水接触角、电化学、量子化学方法研究了2种添加剂在质量浓度为330 mg/L的NaCl腐蚀介质中对HT300灰口铸铁的缓蚀性能，探讨了2种添加剂分子在HT300灰口铸铁表面的吸附作用方式和缓蚀机理。研究结果表明：2种添加剂均对质量浓度为330 mg/L的NaCl腐蚀介质中浸泡的HT300灰口铸铁的缓蚀性能良好，当加入质量分数为0.5%的添加剂时，GM-1和LM-1的缓蚀率分别达到了95.89%和85.79%，电化学表明2种添加剂均为阳极型缓蚀剂，抑制了电荷在石墨电极和灰口铸铁之间的转移，添加剂在铸铁表面的吸附方式满足Langmuir单分子层吸附，吉布斯自由能分别为−35.361 kJ/mol和−31.093 kJ/mol，表明是自发的物理吸附和化学吸附过程，且以化学吸附为主。当分别加入质量分数为0.5%的添加剂时，GM-1和LM-1浸泡后的HT300灰口铸铁表面水接触角分别达到了86.24°和82.34°，表明添加剂分子在HT300灰口铸铁表面形成了疏水性薄膜，隔绝了Cl−的侵蚀。量子化学表明2种添加剂通过配位键和反馈键形成吸附膜，GM相较于LM更容易给出电子金属的空3d轨道形成了配位键，吸附需要的能垒更小，因此更容易在HT300灰口铸铁表面发生吸附。

来源：2023年第8期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

查看煤炭科学技术杂志2023年第8期