編號山東化工職業學院畢業設計（論文）新型酸化緩蝕劑的合成及其緩蝕性能研究

山東化工職業學院畢業設計（論文）評定表專業有機化工生產技術

姓名周數

10班級學號課題名稱新型酸化緩蝕劑的合成及其緩蝕性能研究指導教師或答辯小組評語簽名：年月日系意見蓋章年月日成績

備注

山東化工職業學院畢業設計（論文）任務書

專

業：有機化工生產技術班

級：設計者：合作者：無指導教師：課題名稱：新型酸化緩蝕劑的合成及其緩蝕性能的研究

設計目的：一、熟悉化工設計的大體程序和大體方式，達到參與技術改造和化工設計的目的。二、培育學生綜合運用所學知識,結合實際獨立完成課題的工作能力。

二、設計要求：1、了解催化裂化產品的性質、用途、生產方式、產量。2、選擇生產方式，確信工藝流程。3、做物料衡算及熱量衡算（可依照情形選擇典型設備做一個或幾個）。4、設備計算。5、其它設備的選擇。6、提出工藝操縱指標。7、編寫設計說明書三、參考資料：[1]煉油工程師手冊，中國石化出版社[2]程建民，大型重油催化裂扮裝置再生器的設計，石油化工設備技術.2003年，第4期[3]劉宗良，催化裂化再生器旋風分離系統應用中的一些問題，煉油技術與工程.2004年，第9[4]毛愛勇、包英、謝林慶。京博石化650000噸重油催化裂扮裝置操作規程。2020年12月。17—33頁[5]祁濤、郭華。催化二車間設備學習資料。2020年4月。1-3頁和10-13四、發題日期：2020年9月20日

五、完成日期：2020年12月20日系主任簽字：目錄1前言 12選題背景 2緩蝕劑概述 2緩蝕劑的以后進展方向 5緩蝕劑防腐的特點 6緩蝕劑緩蝕作用機理 6緩蝕劑的電化學機理 7緩蝕劑的物理化學機理 7緩蝕劑的緩蝕性能評判方式 9侵蝕產物分析法 9電化學方式 10表面分析方式 10緩蝕劑作用的阻礙因素 11水溶性的阻礙 11分子結構的阻礙 11濃度的阻礙 12環境的阻礙 12本課題的來源和研究意義 13解決的要緊問題及技術要求 13要緊研究內容 13技術要求 13本課題研究的指導思想和技術線路 143實驗方案論證 15實驗原理 15方案設計 164實驗論述 1要緊實驗藥品和儀器設備 1實驗藥品 1實驗儀器 1實驗操作 1合成方式 1評判標準 錯誤！未概念書簽。試片處置 錯誤！未概念書簽。侵蝕速度測定步驟 2緩蝕性能評判方式 3侵蝕速度的計算 3酸液的配制 35實驗結果與討論 5正交實驗設計 5鹽酸介質中的配方優化 8反映溫度的阻礙 8苯胺/氯化芐（摩爾比）的阻礙 錯誤！未概念書簽。反映時刻的阻礙 錯誤！未概念書簽。 土酸介質中的配方優化 錯誤！未概念書簽。反映溫度的阻礙 錯誤！未概念書簽。苯胺/氯化芐（摩爾比）的阻礙 錯誤！未概念書簽。反映時刻的阻礙 錯誤！未概念書簽。6結論 錯誤！未概念書簽。參考文獻 錯誤！未概念書簽。致謝 錯誤！未概念書簽。新型酸化緩蝕劑的合成及其緩蝕性能研究1前言 金屬侵蝕是一種公害，它是使設備壽命減短，致使生產停運和環境污染的要緊緣故之一。實踐證明，在各類金屬侵蝕的防護方式中，加入緩蝕劑是工藝簡便、本錢低廉，適用性強的一種方式。緩蝕劑是一種以適當的濃度和形式存在于環境(介質)中的,能夠避免或減緩侵蝕的化學物質或幾種化學物質的混合物。。一樣來講，加入微量或少量這種化學物質就可使金屬材料在該介質中的侵蝕速度明顯降低，同時還能維持金屬材料原先的物理機械性能不變。緩蝕劑的利用不需要特殊設備，也不需要改變金屬構件的性質，具有經濟、適應性強的優勢，普遍應用于工業各進程中如酸洗、冷卻水系統、油氣井酸化、油田注水、金屬制品的儲運等等。初期，人們一樣多采納無機緩蝕劑，如鉻酸鹽、聚磷酸鹽、砷化物等。這種緩蝕劑雖有本錢低的優勢，但也存在易與金屬發生反映，壽命太短，有毒，緩蝕效率低等缺點，目前己為有機緩蝕劑所取代。經常使用的有機緩蝕劑有醛類化合物、有機胺及其衍生物、Mannich堿及其衍生物、季銨鹽等。酸化是油田經常使用的一項增產增注方法,但酸液注入地層的進程會對地面管匯及井筒管壁產生嚴峻的侵蝕,而且Fe3+進入地層會對地層產生永久損害,因此酸液中必需加入緩蝕劑。我國目前利用的酸化緩蝕劑要緊有季銨鹽、曼尼希堿和咪唑啉等幾大類。隨高溫深井的不斷顯現,對緩蝕劑提出了更高的要求[1]。目前國內外在開發和研究酸化緩蝕劑的R—基和不同的有機胺等單因素對緩蝕性能的阻礙緩和蝕劑復配方面已作了大量工作,可是關于用正交實驗探討Mannich堿與氯化芐合成Mannich堿季銨鹽的最優工藝條件的研究和報導很少。為解決上述問題,本論文別離設計了一個正交實驗即L16（45）來探討Mannich堿季銨鹽緩蝕劑的合成的最優工藝條件。第一部份，參考文獻確信了合成Mannich堿的最優條件：取n(胺)/n(酮)/mol=，n(醛)/n(酮)/mol=，pH=5，反映溫度為50℃左右反映4h;第二部份，確信季銨化正交實驗的三因素四水平，三因素四水平：Mannich堿/氯化芐（摩爾比）、反映時刻、反映溫度，優化出最正確的工藝合成條件。通過上述2選題背景侵蝕是材料在各類環境作用下發生的破壞和變質，是現代工業和生活中的重要破壞因素，遍及國民經濟各領域，給國民經濟帶來龐大損失。據工業發達國家的調查，每一年因侵蝕造成的經濟損失約占國民生產總值的3%～4%。我國每一年因侵蝕造成的經濟損失至少達二百億元。做好防侵蝕工作，已不是單純的技術問題，而是關系到愛惜資源，節約能源，節省材料，愛惜環境，保證正常生產和人身平安，進展新技術等一系列重大的社會和經濟問題。緩蝕劑技術由于具有操作簡單、生效快、能愛惜整個操作系統等特點，因此普遍應用于石油化學品加工，化學清洗，大氣環境，工業用水，儀表制造及石油化工生產等進程。緩蝕劑是指在金屬的侵蝕介質中，加入少量即可使其侵蝕速度顯著降低的物質。添加緩蝕劑是一種簡單、易行、廉價、有效的防侵蝕手腕，適用于水溶液、酸性溶液、堿性溶液、有機溶劑和大氣等各類環境中以避免金屬的侵蝕。緩蝕劑概述2.1.1緩蝕劑的分類由于緩蝕劑種類繁多、應用條件各異，迄今為止尚缺乏一種既能把各類緩蝕劑分門別類，又能反映出緩蝕劑組成、結構緩和蝕作用內在聯系的完善分類方式。常見的分類方式有：按緩蝕劑的化學組成可分為無機緩蝕劑和有機緩蝕劑。其中無機緩蝕劑絕大部份為無機鹽類，經常使用的有硝酸鹽、亞硝酸鹽、鉻酸鹽、重鉻酸鹽、磷酸鹽、多磷酸鹽、鉬酸鹽、硅酸鹽、碳酸鹽、硫化物等,它們一樣和金屬發生反映，在金屬表面生成鈍化膜或生成致密的金屬鹽的愛惜膜，阻止了金屬的侵蝕；有機緩蝕劑是含有O、N、S、P等元素的有機物質，包括胺類、醛類、雜環化合物、炔醇類、季銨鹽、有機硫化合物、有機磷化合物、咪唑類化合物等，它們在金屬表面發生吸附作用，覆蓋金屬表面或活性部位，從而阻止了金屬的電化學侵蝕。按緩蝕劑對電極進程的阻礙分為陽極型緩蝕劑、陰極型緩蝕劑、混合型緩蝕劑。其中陽極型緩蝕劑又稱陽極抑制型緩蝕劑，有鉻酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽、苯甲酸鹽等，它們能增加陽極極化，使侵蝕電位正移；陰極型緩蝕劑又稱為陰極抑制型緩蝕劑，有酸式碳酸鹽、聚磷酸鹽、硫酸鋅、砷離子、銻離子等，它們能增大酸性溶液中氫析出的過電位，使侵蝕電位向負移動，使陰極進程減慢，侵蝕減弱；混合型緩蝕劑又稱混合抑制型緩蝕劑，對陰極進程和陽極進程同時起抑制作用，要緊有含氮的有機化合物（如胺類、咪唑啉類、季銨鹽類和有機胺的亞硝酸鹽等），含硫的有機化合物（如硫醇、硫醚、環狀含硫化合物等），含硫、氮的有機化合物（如硫脲及其衍生物等）。按緩蝕劑在金屬表面形成愛惜膜的特點分為氧化膜型緩蝕劑、沉淀膜型緩蝕劑和吸附膜型緩蝕劑。其中氧化膜型緩蝕劑又可分為陽極抑制型（如鉻酸鈉）和陰極抑制型（如亞硝酸鈉）兩類，它們直接或間接氧化金屬，在其表面形成氧化物薄膜，阻止侵蝕反映的進行；沉淀型緩蝕劑包括硫酸鋅、碳酸氫鈣、聚磷酸鈉等，它們能與介質中的離子反映并在金屬表面形成防侵蝕的沉淀膜；而吸附膜型緩蝕劑依照吸附機理的不同又可分為物理吸附型（如胺類、硫醇和硫脲等）和化學吸附型（如吡啶衍生物、苯胺衍生物、環狀亞胺等）兩類，它們能吸附在金屬表面，改變金屬表面性質，從而避免侵蝕。按緩蝕劑的利用介質可分為酸性介質緩蝕劑、中性介質緩蝕劑、堿性介質緩蝕劑油溶性緩蝕劑、氣相緩蝕劑、涂料緩蝕劑、鋼筋混泥土緩蝕劑、油、氣田緩蝕劑和防凍液緩蝕劑等。按緩蝕劑所愛惜的金屬可分為銅和銅合金的緩蝕劑、鋁和鋁合金的緩蝕劑、鋅和鋅合金的緩蝕劑、鎂和鎂合金的緩蝕劑、鈦的緩蝕劑、錫的緩蝕劑等。2.1.2緩蝕劑的研究進展人類利用緩蝕劑進行防腐有著悠長的歷史，而隨著工業和科學技術的迅猛進展，緩蝕劑的品種和質量都取得了專門大的提高。20世紀30年代以前，緩蝕劑的品種只有百余種，到80年代中期，僅酸性介質緩蝕劑的品種就已超過5000余種[5]。這種進展速度是其他化學助劑、添加劑無與倫比的。緩蝕劑的顯現始于金屬酸洗及酸洗緩蝕劑的應用。金屬材質酸浸除銹及設備酸洗除垢工藝技術，早在19世紀中期，即取得了工業應用。1845年，美國的鋼鐵企業在鐵板除銹的酸浸工藝中，向酸液中加入少量添加劑，曾取得中意的防侵蝕成效，但未披露有關該添加劑的成份、用量等任何信息。另外，在Smith的一篇文章中提到1847年采納硫酸、硝酸酸洗金屬材質的簡要工藝進程，但在文章中也未提供緩蝕劑的任何組成。世界上第一個緩蝕劑專利，它是利用糖漿和植物油混合物作為酸洗鐵的緩蝕劑。1872年馬蘭哥尼等又發表了用動植物膠、糖等的抽提液作為鐵用的酸性介質緩蝕劑。20世紀初，緩蝕劑的有效組成慢慢從天然植物類轉向礦物原料加工產品，使緩蝕劑的品種有了進一步的增加，其性能也有了較大的提高。拉瓦蒂等在1970年取得了焦油及其他碳氫化合物油類作為侵蝕抑制劑的專利權。20年代以來，人們又接踵發覺了一系列含氮、磷、硫、砷的有機化合物是很有效的緩蝕劑。1928年前蘇聯學者將蒽或蒽油經碳化處置制得酸洗緩蝕劑。爾后，又用某些植物的莖和葉的抽提液作為硫酸酸洗緩蝕劑。另外，他們還利用肉類、乳類加工廠的廢料進行適當的處置后制成酸化緩蝕劑，這些緩蝕劑對抑制金屬在酸溶液中的侵蝕均有較好的成效。30年代中期，人工合成有機緩蝕劑取得成功，被以為是緩蝕劑技術的一次重大沖破。1935年以后，大量有機物如蒽、硫脲、噻唑、吡啶、喹啉及其衍生物被用于酸性介質中抑制金屬侵蝕。與此同時，無機緩蝕劑在海水、工業循環用水等中性介質中，表現出的優良的緩蝕性能也取得了較快的進展。40年代開始，緩蝕劑研究方面的總趨勢是利用分子量較高的，組成更復雜的物質作為緩蝕劑的有效成份。初期鍋爐供水系統中，常利用注氨的方式中和酸性物質。到40年代初，那么以已胺、嗎啉、芐基氨代替了氨，不僅起到了中和酸性物質的作用，而且兼有抑制侵蝕的作用。50年代初期，苯并三唑（BTA）對銅系金屬的優良緩蝕性能引發歐美科技界的普遍重視，并迅速被開發應用于作為中性及堿性溶液中銅及其合金的緩蝕劑[11]。為適應在酸性介質中銅、鋁、鋼鐵等金屬的需求，又接踵研制出巰基苯并噻唑（MBA），硝基苯并三唑（BTA-NO2），羧基苯并三唑（BTA-COOH），氨基苯并三唑（BTA-NH2），甲基苯并三唑（BTA-CH3）等苯并三唑的衍生物。60到70年代，印度的Desai教授等論述了有關銅、鋁及其合金在工業冷卻水、鹽酸、硫酸、硝酸、堿液及鹽類溶液中各類有機緩蝕劑的緩蝕性能的研究結果。緩蝕劑的品種涉及普遍，有硫脲、苯胺、苯甲酸、苯酚、醛類及其各類衍生物，還有天然高分子化合物等。80年代初期，M等從愛惜生態環境考慮，探討從天然植物中提取緩蝕劑的有效成份，實驗取得初步成功。1986年，陶映初等前后發表了從茶葉、花椒、果皮中提取緩蝕劑的有效組分；從蘆葦、水蓮的葉、莖提取緩蝕劑有效組分取得較好的結果，并研制出LK-45酸浸鋼材用緩蝕劑。90年代以來，有機緩蝕劑的研制開發和應用倍受國內外學者的關注。含N、O、S、P等雜原子的有機雜環化合物，能夠有效地吸附在金屬表面，因此表現出優良的緩蝕性能，國內外學者進行了大量的研究。Quraishi、Bentiss等人還發覺三唑及其衍生物由于分子中含有多個雜原子，能夠產生多個吸附中心，緊密地吸附在金屬表面，從而達到緩蝕的目的。其在酸性溶液中的緩蝕效率可達99%以上。王慧龍等研究了分子中同時含N、S、O等雜原子的三唑化合物，在酸性介質中有較好的緩蝕性能。2.1.3緩蝕劑的以后進展方向進入二十一世紀，國內外關于緩蝕劑的研究開發和應用進展專門快，隨著人類環境愛惜意識的增強，可持續進展已成為各國的共識。要實現人與自然的和諧進展，必需節約能源，減少因侵蝕造成的資源浪費。緩蝕劑科學技術的進展為可持續進展提供了有利的必要條件和保障。近些年來，隨著環境愛惜和平安意識的增強，一些有毒有害的緩蝕劑將被限制和禁止利用，如鉻酸鹽、砷酸鹽、錫酸鹽、汞鹽等。有機磷酸鹽、聚多磷酸鹽、磷酸鹽是一類較好的緩蝕阻垢水處置劑，但由于含磷化合物易引發水源的富營養化，近些年我國沿海一些海域發生大面積的赤潮危害和湖泊藻類大量繁衍及水質惡化，均因含磷化合物所致。因此愛惜環境，研究和開發出無公害的無毒的環境友好緩蝕劑，是緩蝕劑以后的研究進展方向。（1）探討從天然植物、海產動植物中提取、分離、加工新型緩蝕劑有效組分并進行化學改性，提高緩蝕劑性能。我國盛產松香,利用松香可開發一系列的緩蝕劑。天然松香通過氫化、歧化、聚合和加成等改性后,應用十分普遍,他們在酸性介質中對碳鋼有優良的緩蝕性能。（2）研究開發以脂肪酸、氨基酸、葡萄糖酸、葉酸、抗壞血酸、丹寧酸、山梨酸、肉桂醛及其衍生物等含氧、氮化合物為主的對環境友好的有機緩蝕劑和復合緩蝕劑。（3）進一步對鉬酸鹽、鎢酸鹽、硼酸鹽、銻酸鹽、改性硅酸鹽等無機緩蝕劑進行研究和改良，提高其緩蝕性能，同時注意開發有機緩蝕劑與無機緩蝕劑之間協同作用效應研究，研制出性能加倍優良的復合緩蝕劑。（4）用量子化學理論和分子設計等先進科學技術合成高效多功能環境友好型的高分子型有機緩蝕劑。同時增強人工合成多功能型的低毒或無毒的有機高分子型緩蝕同時增強人工合成多功能型的低毒或無毒的有機高分子型緩蝕劑的研究工作。（5）利用醫藥、食物、農副產品、工業副產品產物進行分離，提取緩蝕劑組分，并進行復配或改性處置研制緩蝕劑，變廢為寶，實現資源充分利用。（6）開發鋼筋混凝土緩蝕劑和油/水/氣、氣/液/固多相系統緩蝕劑研究，和高溫（200℃（7）增強對含緩蝕劑的污染物處置及限制利用量，以減少緩蝕劑對環境和生態的不良阻礙。（8）注意開展有機緩蝕劑與無機緩蝕劑及有機緩蝕劑與有機緩蝕劑之間的組分復配實驗研究工作，研制出性能更好的緩蝕劑。（9）利用現代先進的分析測試儀器和運算機，從分子和原子水平研究緩蝕劑分子在金屬表面上的行為及作用機理、緩蝕劑之間協同作用機理，指導緩蝕劑研究和應用開發。（10）研究苛刻環境和復雜要求下具有優良綜合性能、可與其他防護手腕聯合利用、無污染的緩蝕劑。2.1.4緩蝕劑防腐的特點 緩蝕劑防腐具有以下特點：（1）緩蝕劑用量極少，以節約大量鋼材，提高設備的利用壽命，如酸洗時利用緩蝕劑能夠使損耗減少90%以上；（2）利用緩蝕劑防腐，能夠使一些先進的工藝流程得以實現；（3）緩蝕劑具有高度的選擇性，不同的侵蝕體系一樣應選用不同的緩蝕劑配方，乃至同一體系，在溫度、濃度、流速改變時,所用緩蝕劑也應有所不同，因此關于每一個具體的侵蝕體系應通過實驗來確信適宜的緩蝕劑種類及濃度，不可生搬硬套；（4）緩蝕劑可能隨時刻而消耗，隨介質而流動，因此緩蝕劑的應用處所多限于循環和半循環體系。緩蝕劑緩蝕作用機理緩蝕劑對金屬愛惜作用的機理是侵蝕和防侵蝕研究中一個極為重要的問題，但尚未有公認一致的觀點。目前，緩蝕劑的作用機理一樣可歸納成兩種：一是電化學機理，它以金屬表面發生的電化學進程為依據，另一種是物理化學機理，以金屬表面發生的物理轉變進程為依據，說明緩蝕劑的作用。2.2.1緩蝕劑的電化學機理金屬在電解質或潮濕空氣形成的水膜中的侵蝕進程是由兩個共軛的電化學反映（陽極反映和陰極反映）組成。緩蝕劑吸附在金屬的表面后，能別離或同時抑制陽極、陰極反映，從而減小侵蝕進程中的侵蝕電流，達到緩蝕的目的。依照抑制的電極進程不同，緩蝕劑分為三大類，其作用機理別離為：(1)陽極抑制型緩蝕劑，其作用機理為：使陽極極化增大，侵蝕電位明顯向正方向移動，有效抑制侵蝕反映的陽極進程，與陰極無關；(2)陰極抑制型緩蝕劑，其作用機理為：使陰極極化增大，提高陰極反映的析氫過電位，使侵蝕電位明顯地向負方向移動，有效阻滯侵蝕反映的陰極進程；(3)混合型緩蝕劑，其作用機理為：緩蝕劑與介質中陽極反映生成的離子或生成不溶物或膠體物質而沉積在陽極區和陰極區，既阻礙陽極金屬的溶解，又阻礙氧接近陰極發生還原。2.2.2緩蝕劑的物理化學機理從物理化學角度分析，緩蝕劑對侵蝕電池的電極進程的抑制，是由于緩蝕劑或緩蝕劑與電解質作用于金屬的表面，使金屬表面發生轉變的結果。這種表面的轉變表現為氧化膜或沉淀膜的吸附，或是離子、分子在金屬表面的吸附。可分為氧化膜、沉淀膜和吸附膜三種類型。見圖1 圖1三類愛惜膜示用意(1)氧化膜型緩蝕劑氧化膜型緩蝕劑本身是氧化劑或以介質中的溶解氧做氧化劑，使金屬表面氧化生成了極薄而致密的愛惜性氧化膜，造成金屬的離子化進程受阻，從而減緩金屬侵蝕。而那些本身不具有氧化性的緩蝕劑，其作用機理是使金屬表面發生特點吸附，阻滯金屬的離子化進程，要緊阻礙電化學侵蝕的陽極進程，使活化-鈍化性金屬的侵蝕電位進入鈍化區，從而使金屬處于鈍化狀態，形成一層鈍化膜。氧化膜型緩蝕劑又被稱為鈍化劑。如肉桂醛及其衍生物[8]就屬于此類型緩蝕劑。(2)沉淀膜型緩蝕劑沉淀膜型緩蝕劑是通過化學反映在金屬表面生成防侵蝕沉淀膜。沉淀膜可由緩蝕劑之間彼此作用生成，也可由緩蝕劑和侵蝕介質中的金屬離子作用生成。在多數情形下，沉淀膜在陰極區形成并覆蓋于陰極表面，將金屬和侵蝕介質隔開，抑制金屬電化學侵蝕的陰極進程。有時沉淀膜由緩蝕劑分子上的反映基團和侵蝕進程中生成的金屬離子彼此作用而形成，覆蓋金屬的全數表面，同時抑制金屬電化學侵蝕的陽極進程和陰極進程。還有些氣相緩蝕劑先通過吸附作用，然后在金屬表面進一步聚合而形成沉淀愛惜膜，從而阻滯侵蝕進程。這種緩蝕劑多含O、N、S、P等原子基團，如8-羥基喹啉在堿性介質中對鋁或銅的緩蝕作用，是由于8-羥基喹啉與鋁或銅離子生成了不溶性配合物沉淀膜。苯并三氮唑(BTA)、巰基苯基四氮唑(PMTA)對銅的緩蝕作用，確實是與銅反映生成不溶性聚合物沉淀愛惜膜。(3)吸附膜型緩蝕劑吸附膜型緩蝕劑對金屬表面具有良好的吸附性能，能夠吸附在金屬表面。該類型緩蝕劑的分子一樣是由極性基團和非極性基團組成的。極性基團中是含有電負性高的O、N、P、S等元素的親水性基團，吸附于金屬表面活性點或整個表面；非極性基團那么是疏水或親油的，其要緊成份是C、H元素，位于離開金屬的方向，通過憎水基起隔離作用，把金屬表面和侵蝕介質隔開。吸附膜型緩蝕劑加入到侵蝕介質中以后，一方面，緩蝕劑中含電負性高的O、N、P、S等元素的親水性極性基團在金屬表面形成吸附層，改變了金屬表面的電荷狀態和界面性質，使金屬表面的能量狀態趨于穩固，增加侵蝕反映的活化能，減緩侵蝕速度，而吸附層和金屬之間的結合強度取決于緩蝕劑和金屬之間吸附的性能及二者之間化學鍵的強度；另一方面，緩蝕劑中非極性基團在金屬表面形成一層疏水性愛惜層，阻礙與侵蝕反映有關的電荷或物質的轉移，也使侵蝕速度減小。依照緩蝕劑吸附于金屬表面上作使勁的性質和強弱不同，可分為物理吸附和化學吸附兩大類。當吸附的作使勁是緩蝕劑分子與金屬表面產生的電荷之間的靜電引力或范德華力時，屬于物理吸附，這種吸附速度快且具有可逆性，緩蝕劑與金屬之間沒有特定的化學組合，只改變金屬表面的電荷狀態；當吸附的作使勁是緩蝕劑分子中含N、O、S、P為中心原子(具有孤對電子)的極性基團，與過渡金屬原子具有未占據的空d軌道形成配位鍵時，并在金屬界面通過界面轉化、聚合(縮聚)、螯合等作用形成愛惜膜而抑制金屬侵蝕，屬于化學吸附。化學吸附有供電子型和供質子型兩種，緩蝕劑的中心原子如N、O、S等有未共用孤對電子與金屬的空d軌道形成共價鍵吸附稱為供電子型化學吸附。苯環上及雙鍵上π電子也屬于供電子型，與物理吸附相較，化學吸附作使勁大，吸附熱高，吸附進行緩慢，一經吸附就難以脫附即吸附有不可逆性，受溫度阻礙大，對金屬吸附有選擇性。這些都與物理吸附相反，化學吸附只能是單層，而物理吸附也可能是多層。緩蝕劑的緩蝕性能評判方式2.3.1侵蝕產物分析法侵蝕產物分析法中最為經典和直接的方式確實是失重法。失重法是模擬工況，在其他條件不變的情形下，通過測量金屬在侵蝕介質中放置必然的時刻后所損失的質量，采納下式計算緩蝕效率。式中：R為緩蝕效率；△G0為空白試樣侵蝕失重；△G1為加緩蝕劑試樣侵蝕失重。戴向東等以為：試樣在實驗前、后的質量損失，不僅與侵蝕液中是不是加緩蝕劑有關，并與試樣的材質、形狀及表面都有關，平行實驗中各試樣有不同；在侵蝕實驗終止后，試樣要用鹽酸去膜液處置（即酸洗），除去試樣上的侵蝕沉積物，酸洗時，除侵蝕沉積物被溶解外，自身也有部份被溶蝕而失重(m0)。因此，應付該計算式進行修正，克服人為處置數據的誤差。依照金屬在介質中運動與否，可分為靜態失重法和動態失重法，動態法比靜態法更接近于現場的實際。二者所測出的都是金屬表面侵蝕速度的平均值，只有試樣發生均勻侵蝕時，才能利用失重法評定緩蝕劑。失重法無法反映出金屬表面的局部侵蝕或點蝕現象，也不能及時反映侵蝕的狀況，但失重法測定的條件比較穩固，方式簡單易行，而且準確性較高，因此利用很普遍。另外，依照緩蝕劑加入前后，侵蝕體系析氫或吸氧量的改變和溫度轉變，能夠從失重法中派生出量氣法和量熱法。這些方法較之失重法取得的緩蝕劑緩蝕效率的絕對值大小不同，可是這種不同不至于阻礙研究結果。2.3.2電化學方式侵蝕緩和蝕的本質都是電化學性質的。因此電化學方式能夠直接或間接地用于研究緩蝕作用。穩態電化學方式是利用最普遍的方式。利用穩態電化學法能夠取得侵蝕電流密度及Tafel參數，為研究緩蝕劑的吸附作用機理提供信息，是目前研究和評判緩蝕劑的要緊方式之一。它的測試技術簡單，結果分析直接，易于把握，理論與應用研究中都具有較高的價值。動電位掃描測定極化曲線和極化電阻測試是兩種最經常使用的方式。但穩態方式的缺點是測試時刻長，對電極的干擾大，取得的信息少，原位測量困難。相較之下，暫態方式由于能夠取得界面進程信息，干擾小，并易于實現原位測量而在近十年來倍受重視。其中，最突出的是交流阻抗技術。交流阻抗法目前被普遍應用于金屬電極測量體系。該法用小幅度正弦交流信號擾動電解池，并觀看體系在穩態時對擾動的跟從情形，同時測量電極的阻抗。由于可將電極進程以電阻和電容網絡組成的電化學等效電路來表示，因此交流阻抗技術實質上是研究RC電路在交流電作用下的特點和應用。這種方式關于研究金屬的陽極溶解進程，測量侵蝕速度和探討緩蝕劑對金屬侵蝕進程的阻礙有獨特的優越性。依照研究體系的頻響特點，對阻抗數據進行處置和分析，能夠推斷電化學進程的性質，計算各表征參數（如Tafel常數，微分電容Cd，極化電阻Rp等）的值。交流阻抗法對電極進程的阻礙較小，能夠分辨侵蝕進程的各個分步驟，有利于探討緩蝕劑對金屬侵蝕進程的阻礙和判定緩蝕劑的作用機理。可是侵蝕電極進程的復雜性會造成阻抗譜解析困難。另外，電化學方式還包括線性極化電阻法、恒電量法、電化學噪聲測量法、恒電流-電位(P-G)瞬態響應、光電化學法、躍遷極化法等。2.3.3表面分析方式表面分析技術是最近幾年來迅速進展的現代測試技術之一。其中包括掃描電鏡、X射線光電子能譜、俄歇電子能譜、拉曼光譜、紅外光譜、紫外光譜和X射線衍射等。借助于表面分析這一方式能夠將緩蝕劑的研究工作深切到分子水平。許多新穎的研究結果是結合表面分析與電化學測試兩種方式取得的。Aramaki利用紅外光譜、X射線光電子能譜等方式研究了三烷基銻的高效緩蝕作用，發覺表面膜是由銻和銻氧化物兩層組成的。Kuro將失重法、電化學方式與光電子能譜、俄歇電子能譜、離子散射能譜和拉曼光譜等多種表面分析技術結合起來研究苯并三唑在銅表面形成的防護膜。Graham對表面分析技術在緩蝕劑研究中的應用進行了較全面的綜述。表面分析技術需要在真空下進行，因此只能對成膜緩蝕劑進行離位測量。少數方式可原位測量的SERS、橢偏等目前只能用于少數金屬，且在分析、解譜方面尚存在很多未解決的問題，還有待于進一步進展。以上各類評判方式各有所長，也都存在局限和不足。隨著測試技術的進展和不斷完善，表面分析法能夠更有效地揭露緩蝕劑作用機理，指導新型緩蝕劑的研制開發。緩蝕劑作用的阻礙因素2.4.1水溶性的阻礙緩蝕劑的水溶性與吸附性是一對矛盾的統一體：水溶性太好，致使吸附在金屬表面的緩蝕劑分子過少，而不能形成有效的吸附性愛惜膜；水溶性太差，水介質中所能溶解的緩蝕劑也不能在金屬表面形成有效的、完整的吸附膜，有時不但達不到緩蝕的目的，反而加速侵蝕。例如：咪唑酮分子中因其親水基團－NHC(O)NH－在整個分子中的比重太大，致使水溶性太大，李和平等在其分子中引入長鏈烷烴，使水溶性降低，同時利用長鏈的疏水作用，合成了緩蝕性能優良的咪唑酮衍生物氣相緩蝕劑；üller[22]發覺，高聚物(分子量大于100000)幾乎沒有緩蝕性能，可能與其水溶性太差有關。2.4.2分子結構的阻礙(1)極性從緩蝕劑的緩蝕機理得知，緩蝕劑應在環境介質中離解出一個或幾個愛惜基團的成份，在金屬表面吸附并發生一系列的物理化學轉變。而這一系列的轉變中，起決定性作用的確實是緩蝕基團及其極性，極性強的基團其吸附性強，而且不同的緩蝕基團對其所愛惜的金屬具有選擇性，如C6H5COO－對鋼、銅、鋅有緩蝕作用，而對鋁和鎂有不同程度的侵蝕性；F－對鋁和鎂有愛惜作用，而對鋼、銅等侵蝕有增進作用；荒牧國次依照元素的理化性質及電化學性質，以為以N和P為中心的緩蝕基團對多種金屬具有氧化、沉淀、吸附等成膜的作用，而以O和S為中心的緩蝕基團對金屬只具有沉淀吸附成膜的作用。固然，緩蝕劑分子中，緩蝕基團的種類及它們之間的協同作用對其緩蝕成效也具有專門大的阻礙，如嗎啉及其衍生物作為單一的吸附型緩蝕劑，其成效差，但KimH.JangJ.把它們制成低聚物（操縱分子量不超過1500），其緩蝕基團數量增加，吸附力增強，緩蝕成效優良。(2)烴基烴基是緩蝕劑的非極性部份，它的長短與結構對緩蝕劑的防銹性有阻礙。一方面，烴基的碳原子越多，分子體積增大，吸附層厚而緊密，其緩蝕成效好，另一方面，烴基加長，水溶性降低，分子運動阻力大，吸附的速度較慢，誘導期變長而阻礙緩蝕成效；烴基的結構即其支鏈的數量及大小對緩蝕成效也有阻礙，數量越多，支鏈越大，空間位阻也越大，妨礙吸附致使緩蝕效率降低。SunderRamachandran等發覺，烴基的碳原子數量在11～19之間較適合，咪唑啉及其衍生物的緩蝕率較高，可達90%以上，而當碳原子數量少于10或大于19時，其緩蝕率低于50%。2.4.3濃度的阻礙緩蝕劑濃度對金屬侵蝕速度的阻礙，大致有三種情形：(1)緩蝕效率隨緩蝕劑濃度的增加而增加。幾乎有很多有機及無機緩蝕劑，在酸性及濃度不大的中性介質中，都屬于這種情形。但在實際利歷時，從節約原那么動身，應以愛惜成效及減少緩蝕劑消耗量全面考慮來確信實際用量。(2)緩蝕劑的緩蝕效率與濃度的關系有極值。即在某一濃度時緩蝕成效最好，濃度太低和太高都會使緩蝕效率降低。(3)當緩蝕劑用量不足時，不但起不到緩蝕作用，反而會加速金屬的侵蝕或引發孔蝕。例如亞硝酸鈉在鹽水中若是添加量不足時，侵蝕反而加速。屬于這種緩蝕劑的還有大部份的氧化劑，如鉻酸鹽、重鉻酸鹽、過氧化氫等。2.4.4環境的阻礙阻礙緩蝕劑的環境因素有溫度、介質的pH值、介質中陰離子的性質等，每種緩蝕劑有它的利用溫度范圍和pH值范圍，超出了那個極限，其對金屬不但沒有緩蝕成效，反而加速侵蝕，如巰基苯丙噻唑（MBT）在pH值小于6時，其緩蝕成效幾乎全數喪失。而某些活性陰離子，對緩蝕劑的吸附具有協同作用。本課題的來源和研究意義在石油工業中，酸化處置是提高油井采收率的一項重要方法，酸液一樣采納質量分數為15%或20%的HCl。鹽酸能與許多金屬，金屬氧化物反映，具有很強的侵蝕性。被溶蝕下來的金屬鐵離子在必然pH值條件下會產生氫氧化鐵凝膠，易堵塞氣層喉道，大大縮短了油田設備和集輸管線的利用壽命，而且某些金屬離子如三價鐵離子進入地層會對地層產生永久損害。而且在油氣井開發中，從油水井到管道和儲罐和各類工藝設備都會受到嚴峻的侵蝕，造成龐大的經濟損失。因此，開展防腐、緩蝕研究，合成出具有優良緩蝕性能的緩蝕劑具有重要的現實意義，關于提高經濟效益和石油工業的進展相當重要。解決的要緊問題及技術要求2.6.1要緊研究內容本次實驗研究的是以酮，醛，胺，氯化芐等為原料，進行酰胺化，反映合成一種Mannich堿，并利用Mannich堿和氯化芐合成出一種優異的酸化緩蝕劑Mannich堿季銨鹽緩蝕劑。阻礙產物Mannich堿的緩蝕速度的合成工藝條件有醛/酮(摩爾比)、胺/酮(摩爾比)、鹽酸的加量、反映溫度、反映時刻。阻礙季銨化反映的工藝條件有Mannich堿與氯化芐的摩爾比，反映溫度、反映時刻。別離設計正交實驗，進行反映取得產物，在恒溫下（40℃），15%鹽酸和土酸下靜置4小時，測定鋼片的侵蝕速度，做出性能評判，選出合成Mannich堿季胺化反映的最優工藝合成條件。2.6.2技術要求緩蝕劑是直接投加到侵蝕系統中去的，具有操作簡便，生效快和能愛惜整個設備系統的優勢。和其他防侵蝕方式比較，利用緩蝕劑有如下明顯優勢：（1）大體上不改變侵蝕環境，就可取得良好的防腐成效；（2）大體上不增加設備投資；（3）緩蝕劑的成效不受被愛惜設備形狀的阻礙；（4）同一配方的緩蝕組合有時能夠避免多種材料在不同侵蝕環境中的侵蝕破壞。由環己酮、甲醛與苯胺反映生成的Mannich堿具有優良的緩蝕性能，尤其作為酸性介質中金屬的緩蝕劑而受到重視，為了達到更好的緩蝕成效，本文把Mannich堿季銨化，研究其性能，取得一種性能加倍優良的緩蝕劑。本實驗對用Mannich堿季銨化實驗進行了正交設計，通過測定侵蝕速度從而選出最優反映條件。由于油田酸液一樣采納鹽酸或土酸，因此整個侵蝕速度的測定在恒溫下（40℃）本課題研究的指導思想和技術線路為了知足國民經濟可持續進展的需要，必需在深切研究緩蝕劑作用機理的基礎上，合成開發新型高效﹑低毒的對環境友好的緩蝕劑。本文想通過已知的反映機理來合成一些新的，低毒性，用量較少的緩蝕劑，以知足實際需要，另外還力求合成的產物能溶于水，且合成方式較為簡單，產率高，本錢較低。在合成出這些緩蝕劑后，對其緩蝕性能進行測試，并對其緩蝕機理進行初步探討。Mannich堿季銨鹽緩蝕劑是環境友好緩蝕劑，制備方式簡單、原料易患，高效、低毒，只需加入少量就有專門好的緩蝕成效，是一種性能優良的緩蝕劑。其適用范圍廣，既適用于黑色金屬，也適用于有色金屬。進展Mannich堿季銨鹽型緩蝕劑及其衍生物，并在此基礎上不斷地探討其緩蝕機理是超級成心義的。大量文獻所報導的Mannich堿的合成多數以酮、醛和有機胺為原料在必然溫度和條件下酰胺化縮合脫水取得的。本文以環己酮、甲醛和苯胺為原料先進行反映生成Mannich堿，后再與氯化芐進行季銨化縮合，生成Mannich堿季銨鹽。合成的產物具有水溶性好、用量低、成效好等特點，用靜態失重法研究了其對N-80鋼在15%鹽酸和土酸溶液中的緩蝕性能。結果說明，其在酸性介質中表現出較好的緩蝕性3實驗方案論證實驗原理在醇溶液中，醛、酮、胺反映（鹽酸體系），取得縮胺類緩蝕劑（Mannich堿），其通式為：其中：R，R1，R2為烷基或芳基。本實驗的反映方程式為：在醇溶液中，曼尼希堿和芳香鹵化物反映，取得曼尼希堿季銨鹽，其通式為：+R3-XRCOCH2CH2-NR1R2R3+H-X其中：R，R1，R2為烷基，R3為芳基。在利用曼尼希反映合成曼尼希堿時,反映可否順利進行與含α—氫原子的化合物和胺的結構、親核能力及反映介質的pH值緊密相關,為取得正常的曼尼希堿,反映所選用胺的親核性要比含α—氫原子的化合物強,而且只有仲胺可取得結構單一的產品,氨和伯胺依照反映基團的大小可形成仲胺或繼續反映到氮原子上所有可利用的氫原子都被取代為止。含α—氫原子的化合物假設含有一個活性甲基（如苯乙酮）可生成單曼尼希堿,假設含有二個活性甲基（如丙酮）依照反映物配比不同可生成單或雙曼尼希堿。工業上實驗利用的緩蝕劑一般是由兩種或多種緩蝕物質復合組成的，而且有協同作用。緩蝕劑的應用條件具有高度選擇性，針對不同介質不同環境有不同的緩蝕劑，乃至同一種介質當實驗條件（如溫度、濃度、流速等）改變時，所應利用的緩蝕劑也可能完全改變，故有必要進行緩蝕劑評判實驗。實踐說明，大量的無機和有機化合物都具有成為緩蝕劑的可能性，尤其由于存在協合作用，一些單獨利用不具有緩蝕成效的物質，通過合理的復配，也能產生良好的緩蝕成效，自然就擴大了緩蝕劑的選擇范圍。人們在長期的研究和生產中，對無機化合物、有機化合物等做為緩蝕劑材料積存了豐碩的體會。方案設計本實驗方案分為曼尼希堿合成反映和季銨化反映及緩蝕性能評判三大部份。在在合成實驗部份，進行正交實驗，選擇因素與水平，設計成L16（45），合成后測試添加各類產品后鋼片的侵蝕速度，從而取得最優反映條件。具體步驟如下：在曼尼希堿合成部份，查找參考文獻取得曼尼希堿合成的最正確條件：取n(胺)/n(酮)/mol=，n(醛)/n(酮)/mol=，pH=5，反映溫度為50℃左右反映4h在季銨化實驗部份，一樣進行正交實驗是最正確的方式，正交實驗是科學研究的最大體、經常使用的方式，得出的實驗結果清楚地取得季胺化反映的最正確工藝條件。具體步驟如下：第一步：確信正交實驗的三因素四水平，三因素（四水平）：曼尼希堿/氯化芐（摩爾比）、反映時刻、反映溫度，設計正交表。第二步：依照正交表合成曼尼希堿季銨鹽緩蝕劑。第三步：用靜態失重實驗法測量在加有必然量緩蝕劑的鹽酸中鋼片的侵蝕速度。第四步：分析處置正交表取得優化條件，依照優化條件進行合成并測定侵蝕速度，同時與正交表中的最小侵蝕速度比較，確信合成的最優條件。第五步：依照最優條件測定侵蝕速度，確信是不是為最優條件。4實驗論述要緊實驗藥品和儀器設備4.1.1實驗用品環己酮(液)（分析純）、苯甲醛（液）（分析純）、苯胺(液)(分析純)、氯化芐(液)（分析純）、無水乙醇(液)(分析純)、95%的乙醇溶液、石油醚（液）（分析純）、30%工業鹽酸、氫氟酸、蒸餾水、磁轉子等。4.1.2實驗儀器恒溫水浴鍋、鐵架臺、100ml三口燒瓶、球型回流冷凝管、移液管、量筒、電子分析天平、小廣口瓶、N-80鋼片、粗、細砂紙、游標卡尺、燒杯，滴管，玻璃棒，電熱干燥箱等。實驗操作4.2.1合成方式1.[曼尼希反映]先在三口燒瓶內加入磁轉子和必然量的無水乙醇，稱取必然量的苯胺、苯甲醛于三口燒瓶中，按從左到右，自上而下的順序組裝好冷凝裝置，預熱、反映20分鐘左右調劑pH,再加入環己酮，在必然溫度下反映假設干個小時，取得曼尼希堿緩蝕劑。2.[季銨化反映]季銨化反映又能夠稱為烷基化反映，量取必然量以前反映中生成的產物，倒入三口燒瓶里，加入氯化芐，在60℃~100℃4.2.2參照中華人民共和國石油與天然氣行業標準SY5405-1996《酸化用緩蝕劑性能實驗方式及評判指標》，配制必然濃度的鹽酸及土酸溶液，采用靜態掛片失重法，在酸液介質中加入必然質量分數的曼尼希堿緩蝕劑，測定N80鋼試片在酸液中的侵蝕速度，測試時刻為4h，測試溫度為40℃表1常壓靜態侵蝕速度測定條件及緩蝕劑評判指酸液類型實驗溫度/℃反應時間/h酸液質量分數/%緩蝕劑質量分數/%緩蝕劑評價指標/一級二級三級鹽酸60415--~2~3>3~4>4~5203~4>4~5>5~89015~3~4>4~5>5~10203~5>5~10>10~15土酸60~~1>1~3>3~81232~3>3~5>5~1090~2~3>3~5>5~101233~5>5~10>10~154.2.試片選用N-80鋼試片,按以下步驟進行處置：（1）試片打磨：先用軟布（或軟質紙）擦去試片表面的油污，再選用600#或1200#的金相砂紙打磨，除去斑痕和毛刺，打磨后扔有缺點的試片不該利用。（2）試片測量：打磨后用游標卡尺測試片的長、寬、高，小圓孔直徑。（3）試片清洗：將已測量完畢的試片放入石油醚中清洗5分鐘，然后放入清潔的無水乙醇中浸泡約5分鐘。掏出后晾干，放入干燥器內干燥。（4）試片稱量：放入干燥器30min后稱量W1（精準至0.0001g）并作記錄,再貯存于干燥器內待用，編上序號。4.2.4侵蝕速度測定步驟侵蝕介質選用15%HCl（土酸）時鋼片的侵蝕速度測定步驟如下：（1）配制15%的鹽酸（土酸）溶液（2）在編好號的廣口瓶內加入40mL15%鹽酸（40mL土酸）和質量約為0.25g的緩蝕劑，放入恒溫水浴鍋內加熱，使廣口瓶內的酸液升溫至40℃（3）將對應序號的鋼片放入廣口瓶中靜置4小時后，掏出試片，觀看侵蝕狀況并做詳細記錄。（4）觀看后將試片當即用水沖洗，后用石油醚、無水乙醇逐片洗凈后晾干，用游標卡尺測量反映后鋼片的長、寬、高，小圓孔直徑。并將試片放在編好號的濾紙上，放入干燥器內干燥。（5）在干燥器內干燥30min后稱量W2，精準至0.0001g。緩蝕性能評判方式4.3.1侵蝕速度的計算侵蝕速度按公式(1)進行計算：(1)式中：v－—侵蝕速度，g·m-2·h-1；w1－—侵蝕前的鋼片質量，g；w2——侵蝕后的鋼片質量，g；A——試樣暴露在侵蝕環境中的面積，m2；t——侵蝕時刻，h。4.3.2酸液的配制不同酸液的配制參照石油天然氣行業標準《酸化用緩蝕劑性能實驗方式及評判指標》(SY/T5405-1996)執行。(1)鹽酸的配制依照測定要求，按公式(3)和(4)計算配制必然體積，必然質量分數的鹽酸所需要的濃鹽酸和蒸餾水用量。配制時，邊攪拌邊將濃鹽酸緩慢加入蒸餾水中，攪拌均勻。用滴定法測定其實際濃度，測定誤差不超過±%。濃鹽酸用量按公式(3)計算：(3)式中：V0－—濃鹽酸用量，cm3；ρ0－—濃鹽酸密度，g·cm-3；W0－—濃鹽酸質量分數，%；V－—所配制的鹽酸體積，cm3；ρ－—所配制的鹽酸密度，g·cm-3；W－—所配制的鹽酸的質量分數，%；蒸餾水用量按公式(4)計算：(4)式中：V水－—蒸餾水用量，cm3；ρ水－—室溫下水的密度，g·cm-3；(2)土酸的配制依照測定要求，按公式(5)、(6)和(7)計算配制必然體積，必然質量分數的土酸所需的濃鹽酸，濃氫氟酸及蒸餾水用量。配制時需用塑料容器裝，按先蒸餾水，后濃鹽酸，再濃氫氟酸的順序緩慢、攪拌加入，配好后攪拌混勻；用滴定法測定其實際濃度，測定誤差不超過±%。濃鹽酸用量按公式(5)計算：(5)式中：V1－—所配土酸中濃鹽酸用量，cm3；ρ1－—濃鹽酸密度，g·cm-3；W1－—濃鹽酸質量分數，%；V﹐－—所配土酸體積，cm3；ρ﹐－—所配土酸密度，g·cm-3；W﹐－—所配土酸中鹽酸質量分數，%。濃氫氟酸用量按公式(6)計算：(6)式中：V2－—所配土酸中濃氫氟酸用量，cm3；ρ2－—濃氫氟酸密度，g·cm-3；W2－—濃氫氟酸質量分數，%；W﹐－—所配土酸中氫氟酸酸質量分數，%。蒸餾水用量按公式(7)計算：(7)式中：V﹐水－—所配土酸中蒸餾水用量，cm3。5實驗結果與討論正交實驗設計(1)依照參考文獻及相關書籍內容，選擇適當的反映溫度、反映時刻、甲醛/苯乙酮（摩爾比）、苯胺/苯乙酮（摩爾比）、反映體系的pH，合成緩蝕性能較好的Mannich堿。合成條件如表2所示。表2Mannich堿合成條件因素反應溫度(℃)醛/酮（摩爾比）胺/酮（摩爾比）pH反應時間(h)條件5054(2)依照正交實驗法，選擇反映溫度、反映時刻﹑苯胺/氯化芐（摩爾比）作為三個要緊阻礙因素，以N80鋼片的侵蝕速度作參考指標，設計一組三因素四水平的正交實驗，將所合成的Mannich堿進行季銨化，以此為依據選擇該緩蝕劑的合成條件。設計成L16(43)，因素和水平如表3中所示。表3正交實驗設計因素及水平表水平反應溫度(℃)苯胺/氯化芐(摩爾比)反應時間(h)160127023801441006(3)依照正交實驗將Mannich堿進行季銨化，在15％的鹽酸介質中，對合成產物的緩蝕性能進行評判，測定溫度40℃，侵蝕時刻4h，正交實驗設計及測定結果見4試驗序號苯胺/氯化芐(摩爾比)反應時間(h)反應溫度(℃)腐蝕速率(g/m2·h)DS-1160DS-2270DS-3480DS-46100DS-5170DS-6260DS-74100DS-8680DS-9180DS-102100DS-11460DS-12670DS-131100DS-14280DS-15470DS-16660K1K2K3K4k1k2k3k4極差R依如實際要求，加入緩蝕劑后，鹽酸對N80鋼片的侵蝕數據越小越好，從表4中結果能夠得出：各因素對侵蝕速度的阻礙順序由大到小依次為反映時刻﹑反映溫度﹑苯胺/氯化芐（摩爾比）。(4)依照正交實驗將Mannich堿進行季銨化，在常規土酸(12%HCl+3%HF)介質中，對合成產物的緩蝕性能進行評判，測定溫度40℃，侵蝕時刻4h，正交實驗設計及測定結果見表5表5正交表及結果分析試驗序號苯胺/氯化芐(摩爾比)反應時間(h)反應溫度(℃)腐蝕速率(g/m2·h)DS-1160DS-2270DS-3480DS-46100DS-5170DS-6260DS-74100DS-8680DS-9180DS-102100DS-11460DS-12670DS-131100DS-14280DS-15470DS-16660K1K2K3K4k1k2k3.3426k4極差R依如實際要求，加入緩蝕劑后，土酸對N80鋼片的侵蝕數據越小越好，從表5中結果能夠得出：各因素對侵蝕速度的阻礙順序由大到小依次為反映溫度﹑反映時刻﹑苯胺/氯化芐（摩爾比）。鹽酸介質中的配方優化5.2.1反映溫度的阻礙圖2溫度對緩蝕劑侵蝕速度的阻礙由圖2可知，在實驗的溫度范圍60～100℃內合成的季銨鹽緩蝕劑，其侵蝕速度均能達到合格至優良。60℃到70℃，溫度越高，侵蝕速度越大；70℃到100℃，溫度升高，侵蝕速度先減小后增大，但都比605.2.2苯胺/氯化芐（摩爾比）的阻礙圖3苯胺