油井酸化是国内外普遍采用的一种油井增产技术,但大量酸液的使用会对所涉及的金属造成严重的腐蚀。为减少金属的腐蚀和酸液的消耗,缓蚀剂保护技术广泛应用在这一过程中,研制开发合乎生产实践要求的缓蚀剂至关重要。缓蚀性能和机理的研究是更好地进行缓蚀剂开发的前提,因而系统地探讨缓蚀特征及吸附行为对理论研究和实际应用都具有重要意义。为了提高效益和控制成本,缓蚀协同效应的研究成为近年来缓蚀剂研究上作中的一个重要内容和热点。与此同时,上业界和学术界也逐渐意识到酸化缓蚀剂对环境造成巨大的污染,因此开发研究新型的更加环保的缓蚀剂是一项十分有意义的工作。棉籽汕是新疆具有特色优势的极其丰富的可再生天然资源,开发棉籽油咪唑啉低毒高效缓蚀剂是一项值得深入研究的课题。本文以棉籽油为原料,合成了三个系列棉籽油咪唑啉季铵盐缓蚀剂,通过失重法、电化学极化曲线法测试了所合成缓蚀剂的缓蚀性能。探讨了吸附热力参数、腐蚀动力学参数及分子结构等同缓蚀效率之间的关系,对缓蚀剂分子在金属表面的作用机制进行了理论分析,研究了缓蚀剂与表面活性剂的协同作用。主要研究内容和结果如下1.以棉籽油和二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺为原料合成了三个系列的棉籽油咪唑啉季铵盐缓蚀剂。利用红外光谱对合成的咪唑啉缓蚀剂的结构进行了农征,1610cm-1附近的咪唑啉环的吸收峰以及700cm-1附近苯环的吸收峰为目标化合物的特征峰。2.利用失重法对上述化合物在15%HCl中对碳钢的缓蚀性能进行了测试,并对它们在金属表面的吸附行为进行了拟合。结果表明,所合成的缓蚀剂具有良好的缓蚀性能。随着缓蚀剂浓度的增大,上述缓蚀剂的缓蚀效率都升高,在所研究浓度范围内缓蚀效率均可达90%以上；温度的升高使缓蚀效率下降,腐蚀速度加快。缓蚀剂在碳钢表面的吸附行为符合Langmuir吸附模型,所得缓蚀剂分子的吸附自由能都在20～40KJ/mol之间,说明缓蚀剂分子在碳钢表面的吸附是化学吸附和物理吸附共存的吸附方式,且属自发的放热过程。3.利用电化学极化曲线法对碳钢电极在加有缓蚀剂的盐酸中的电化学行为进行了研究,探讨了缓蚀剂的作用机理。研究表明,上述化化合物皆能不同程度地抑制金属电极的阴阳极反应,表现为以抑制阳极为主的混合型缓蚀剂；阴阳极反应的腐蚀电流都减小,Tafel余率都不同程度地增大4.考察了缓蚀剂与CTAB、PEG400、TW80的缓蚀协同效应。失重法和极化曲线法测试结果都表明：缓蚀剂与PEG400、TW80有良好缓蚀协同性能,可减少缓蚀剂的用量,节约缓蚀应用成本。5.通过量子化学计算得到了五种模型分子的分子几何构型、前线分子轨道能量及轨道分布图、分子偶极矩、原子电荷、Fukui指数、化学势、化学软硬度以及亲电指数。分析了模型分子的活性位点以及缓蚀效率与上述理论参数的关系。结果表明,5种模型分子具有相似的反应活性位点,主要的活性位点是咪唑环上靠近外侧的N原子。其中,B2分子具有最强的亲电反应活性,说明具有最好的缓蚀性能,这与实验结果是一致的。这些结果为合理推断缓蚀剂分子的吸附位点、寻找理论参数与缓蚀率之间的关系、认识缓蚀剂的缓蚀机理提供了一定的理论参考和指导。