新型可聚合缓蚀剂的合成及其在碳钢表面的原位聚合研究

研究高温、高酸性条件下的缓蚀剂或缓蚀体系，具有重要的理论意义和应用价值。本课题针对一般的有机缓蚀剂在高温和高酸度条件下易从金属表面脱附而丧失其缓蚀性能的弱点，采取分子设计和有机合成方法， 将N、O、S、芳杂环和重键等能在金属表面产生强烈吸附的功能团引入分子中，实现硫脲与有机缓蚀剂在分子水平上的复配，从而研制出具有高缓蚀性能的可聚合新型表面活性剂；利用表面活性剂在金属表面吸附和自组装特性，利用双键和三键可聚合的性质，探索该类可聚合缓蚀剂在金属表面的原位聚合（均聚或与甲基丙烯酸甲酯/酰胺等的共聚）、生成具有抗高温和强酸性能的聚合物膜的条件；研究原位聚合反应机理和缓蚀机制，研究化合物结构（双键、三键、烷基链中碳原子数目等）与其在金属表面聚合速率、聚合物膜厚度、致密度和缓蚀效率的构效关系。这些工作的开展将为油田金属防腐提供新的理论支持。

在石油开采过程中，随着钻探深度的增加，钻探设施常在高温、高压和强酸性环境下工作，因此研究高温、高酸性条件下的缓蚀剂或缓蚀体系，具有重要的理论意义和应用价值。本研究针对小分子有机缓蚀剂不耐高温持续时间短的不足，探索耐高温抗强酸的聚合物缓蚀剂，主要进行了以下两方面工作。.1..炔丙醇衍生物的合成、溶液聚合、X70钢表面原位聚合及防腐 .合成了共30个新的单体和均聚物，探索了其对X70钢在5 M的HCl溶液中的腐蚀抑制能力。结果表明该类化合物具有优良的缓蚀能力，属于混合型吸附缓蚀剂。.Box–Behnken 响应曲面实验优化设计方法系统的评价了缓蚀剂用量、温度和HCl浓度对缓蚀率的综合影响。实验证实该方法具有好的实用性，根据优化公式可以比较准确的预测在给定条件下的缓蚀率，或者在给定缓蚀率和生产实际条件下缓蚀剂的用量和持续的时间，值得深入研究和大力推广。.实施了单体在X70钢表面的原位聚合，评价了聚合物膜的防腐性能并与单体和聚合物溶液进行了对比。实验表明原位聚合克服了聚合物分子扩散和吸附速度慢，前期无法高效覆盖金属表面阻挡酸对金属的腐蚀的不足，在金属表面形成的聚合物膜具有耐高温抗强酸和持久防腐蚀的优点。烷基链为8个碳原子的聚合物膜在5 M HCl溶液中，在90 ℃下浸泡5天，其缓蚀率达99%。.2..苯胺衍生物的合成、溶液聚合、X70钢表面聚合及防腐.设计并合成了8个新型的烷基氨基苯胺单体及其聚合物，考察了其对X70钢在5 M的HCl溶液中的腐蚀抑制能力。结果表明该类化合物具有优良的缓蚀能力，属于混合型吸附缓蚀剂，并且其缓蚀率不受温度和分子中烷基链长度的影响。.在不同浓度的酸溶液中，在不同温度下进行了苯胺衍生物在X70钢片表面的聚合反应，结果显示，该表面聚合反应有效的抑制了X70钢在酸性环境中的腐蚀。在5 M HCl溶液中，在90 ℃下经历5天的表面聚合反应，所有4个聚苯胺衍生物对X70钢的缓蚀率均达98.5%。显然高温、强酸和长时间加热均有利于苯胺衍生物的表面聚合。.总之，缓蚀剂单体的原位聚合或者表面聚合为金属防腐实际工作提供了有益的探索。