郭 睿,趙云飛,李平安,馬 輯

(陜西科技大學(xué) 中國(guó)輕工業(yè)輕化工助劑重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710021)

0 引言

油氣開采的過程中,工業(yè)上會(huì)加入酸液來提高采油率[1],但是由于酸液的加入,會(huì)造成輸送管道以及采油設(shè)備的腐蝕,嚴(yán)重危及生產(chǎn)安全以及設(shè)備安全[2].現(xiàn)在常用防腐的有效措施是在腐蝕介質(zhì)中加入緩蝕劑,這些緩蝕劑大多含有雜原子(N、O、S等)以及不飽和鍵[3,4].常見的緩蝕劑有席夫堿類、咪唑啉類、吡啶類、曼尼希堿類等.其中席夫堿類緩蝕劑具有優(yōu)良的緩蝕性能,合成簡(jiǎn)便,已被廣泛應(yīng)用于防腐蝕領(lǐng)域.目前,提高緩蝕性能有采用引入不飽鍵和苯環(huán)結(jié)構(gòu)的方法[5],本課題組之前發(fā)現(xiàn)引入多苯環(huán)結(jié)構(gòu)與雜原子相結(jié)合可提高疏水性、吸附性和緩蝕性能[6].席夫堿C=N 與苯環(huán)形成多共軛體系用于提高緩腐性能.N 原子上的孤對(duì)電子和苯環(huán)的不飽和鍵可以與鐵原子空d軌道配位結(jié)合,形成完整的配合物吸附于金屬表面,阻止金屬與酸液的接觸,抑制金屬電化學(xué)腐蝕的陰極過程,降低腐蝕速率,起到保護(hù)的作用[7-9].

基于以上,本文以對(duì)羥基苯甲醛與二乙烯三胺為原料合成出席夫堿PHB-DETA,選取對(duì)羥基苯甲醛,可以與二乙烯三胺的伯胺反應(yīng)引入苯環(huán)結(jié)構(gòu),它具有不飽和鍵、雙苯環(huán)共軛C=N 結(jié)構(gòu)和電子離域廣的特征,與金屬的吸附性強(qiáng),疏水性好,緩釋性能良好,保證疏水性的同時(shí)可以保證PHBDETA 的溶解性;此外,合成過程中保留了二乙烯三胺中的仲胺結(jié)構(gòu),這可以作為合成曼尼希堿的原料.本文通過靜態(tài)失重試驗(yàn)、電化學(xué)測(cè)試、接觸角測(cè)試和AFM 測(cè)試等技術(shù)手段研究了PHB-DETA 分子在Q235 鋼表面的緩蝕性能,探討了PHB-DETA 最佳合成工藝參數(shù).

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

1.1.1 主要試劑

對(duì)羥基苯甲醛(AR),麥克林化學(xué)試劑有限公司;二乙烯三胺(AR),麥克林化學(xué)試劑有限公司;正己烷(AR),麥克林化學(xué)試劑有限公司;無水乙醇、丙酮(AR),國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司.

1.1.2 主要儀器

VERTEX-80型傅里葉變換紅外光譜儀、ADVANCE-Ⅲ400MHz核磁共振波譜儀(NMR),德國(guó)Bruker公司;FS-5 型熒光光譜儀,日本島津公司;PARSTATMC 型電化學(xué)工作站,美國(guó)Princeton科技公司;SPI3800N/SPA400 型原子力顯微鏡,日本精工公司;光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x,德國(guó)Kruss公司.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 PHB-DETA 的合成

在一個(gè)帶有球形冷凝器的三口燒瓶中加入2.442 4 g(0.02 mol)對(duì)羥基苯甲醛,加入20 mL乙醇溶解,振蕩至完全溶解,稱取1.031 7 g(0.01 mol)二乙烯三胺,量取10 mL乙醇,將乙醇和二乙烯三胺依次加入漏斗,再將漏斗架在燒瓶支口處,緩緩加入三口燒瓶.待溫度升至60℃時(shí),有黃白色固體出現(xiàn),反應(yīng)2 h后,將燒瓶中固體用正己烷洗滌抽濾,重復(fù)洗滌抽濾三次,直至濾液透明無色.將洗滌后的黃白色固體置于真空干燥箱中烘干,稱重,得到目標(biāo)產(chǎn)物PHB-DETA.其具體的合成路線如圖1所示.

圖1 PHB-DETA 的合成原理

1.2.2 測(cè)試與表征

(1)FTIR 的測(cè)定

采取溴化鉀壓片法,對(duì)PHB-DETA 進(jìn)行紅外光譜測(cè)試,測(cè)試范圍4 000～500cm-1.

(2)1HNMR 的測(cè)定

采用DMSO 為試劑,TMS 為內(nèi)標(biāo),對(duì)PHBDETA 進(jìn)行核磁氫譜測(cè)試.

(3)HRMS的測(cè)定

以甲醇為溶劑在安捷倫7250 質(zhì)譜儀上(ESI),對(duì)PHB-DETA 進(jìn)行質(zhì)譜測(cè)定.

(4)元素分析

采用元素分析儀對(duì)PHB-DETA 進(jìn)行測(cè)試.

(5)熒光分析

以甲醇和二甲基亞砜為溶劑,分別配制濃度1×10-4mol/L、1×10-5mol/L 的溶液,采用熒光光譜儀測(cè)試PHB-DETA 熒光性能.

(6)失重測(cè)試

依據(jù)GB10124-88進(jìn)行靜態(tài)失重試驗(yàn),選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的HCl溶液作為腐蝕介質(zhì),在試驗(yàn)開始前用200目、400目、600目、800目、1 200目金相砂紙逐級(jí)打磨,然后用丙酮、去離子水、無水乙醇依次對(duì)鋼片進(jìn)行清洗,冷風(fēng)吹干稱重備用[10,11].將處理好的鋼片分別浸入含有不同濃度PHB-DETA 的1 mol/L的HCl溶液中,腐蝕12 h,考察不同濃度PHB-DETA 對(duì)Q235鋼的緩蝕性能影響.試驗(yàn)結(jié)束后將鋼片取出,然后用去離子水清洗干凈,冷風(fēng)吹干稱重.腐蝕速率及腐蝕效率計(jì)算按式(1)、(2)進(jìn)行:

式(1)中:Δm(mg)是鋼片腐蝕前后的質(zhì)量差,A(m2)是鋼片的表面積,t(h)是鋼片腐蝕的時(shí)間.

式(2)中:v0和v(g·m-2·h-1)分別是未加入PHB-DETA 和加入PHB-DETA 的對(duì)Q235鋼片腐蝕速率.

(7)電化學(xué)測(cè)試

電化學(xué)測(cè)試采用三電極體系對(duì)其進(jìn)行測(cè)試,其中鉑電極作為輔助電極,飽和甘汞電極作為參比電極,Q235鋼為工作電極,有效工作面積是1cm2,測(cè)試前將Q235 鋼片用砂紙逐級(jí)打磨,然后用丙酮、無水乙醇、去離子水依次洗滌干凈[12,13].干燥之后放入待測(cè)溶液中.電化學(xué)測(cè)試在電化學(xué)工作站(PARSTATNMC)上進(jìn)行,極化曲線掃描起始終止電位為-650～-300 m V,掃描頻率設(shè)為0.1 m V/s,交流阻抗(EIS)采用正弦波為激勵(lì)信號(hào),振幅為10 m V,頻率范圍為1.0×10-2～1.0×105Hz[14].

(8)接觸角測(cè)定

將打磨、洗滌、干燥后的鋼片依次放入未添加PHB-DETA 和添加不同濃度PHB-DETA 的1 mol/L的鹽酸溶液中腐蝕12 h,然后取出用去離子水洗滌,冷風(fēng)吹干備用.將處理后的樣品置于接觸角儀器測(cè)試,觀察分析得出Q235鋼片的親水疏水性能[15].

(9)AFM 測(cè)試

將未腐蝕的Q235鋼片、加入PHB-DETA 腐蝕后的Q235鋼片以及未加入PHB-DETA 腐蝕后的Q235鋼片清洗干凈、冷風(fēng)吹干,然后用原子力顯微鏡觀察鋼片表面的形貌,觀察Q235鋼片表面的變化[10].

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)構(gòu)表征

2.1.1 PHB-DETA 的紅外光譜

由圖2可知,3 028cm-1為苯環(huán)-C-H-的伸縮振動(dòng)吸收峰、2 842cm-1為-CH2的伸縮振動(dòng)吸收峰、1 626cm-1為-C=N-的特征吸收峰、1 498cm-1為芳環(huán)-C-H 的骨架振動(dòng)吸收峰、836cm-1為對(duì)位取代苯環(huán)上-C-H 的面外彎曲振動(dòng)峰.證明所合成PHB-DETA 席夫堿的準(zhǔn)確性.

圖2 PHB-DETA 的紅外光譜圖

2.1.2 PHB-DETA 的核磁氫譜

由圖3可知,δ=8.13 ppm 為-C=N-上的氫質(zhì)子共振峰,δ=7.48 ppm、δ=6.78 ppm 為苯環(huán)上的氫質(zhì)子共振峰,δ=3.56 ppm 為-CH2-上的氫質(zhì)子共振峰,δ=2.32 ppm 為-NH-上的氫質(zhì)子共振峰,證明所合成席夫堿PHB-DETA 的準(zhǔn)確性.

圖3 PHB-DETA 的核磁共振氫譜圖

2.1.3 PHB-DETA 的質(zhì)譜

由圖4 可知,m/z=312.169 8[M+1]+,與PHB-DETA 的相對(duì)分子質(zhì)量311.16相近,證明所合成PHB-DETA 席夫堿的準(zhǔn)確性.

圖4 PHB-DETA 的HRMS

2.1.4 PHB-DETA 的元素分析

將PHB-DETA 分子通過元素分析法進(jìn)行對(duì)比分析,其結(jié)果如表1 所示.由表1 可以觀察到,C、H、O、N 元素測(cè)試含量與理論含量相差分別為0.5%、0.3%、0.13%、0.07%,證明所合成PHBDETA 席夫堿的準(zhǔn)確性.

表1 PHB-DETA的元素分析

2.1.5 PHB-DETA 的熒光發(fā)射光譜分析

分別以甲醇和二甲基亞砜作為溶劑依次配制1×10-4mol/L、1×10-5mol/L、1×10-4mol/L、1×10-5mol/L 的PHB-DETA 的溶液,測(cè)試其熒光發(fā)射光譜,其結(jié)果如圖5所示.由圖5可知,在385 nm 波長(zhǎng)的激發(fā)下,PHB-DETA 的最大發(fā)射波長(zhǎng)為420 nm,隨著濃度的增加,熒光強(qiáng)度逐漸增加,最大吸收波長(zhǎng)為9338.68,表明PHB-DETA 具有熒光性能,在光學(xué)應(yīng)用具有潛在價(jià)值.

圖5 PHB-DETA 的熒光發(fā)射光譜

2.2 失重試驗(yàn)

表2列出失重試驗(yàn)的參數(shù):緩蝕效率(η)和表面覆蓋度(θ)以及腐蝕速率(v).由圖6 和表2 可知,由于PHB-DETA 的加入,PHB-DETA 開始吸附于Q235鋼表面,可以有效降低H+與金屬的直接接觸面積;當(dāng)PHB-DETA 的濃度逐漸增大,Q235鋼表面吸附的PHB-DETA 分子增多,吸附面積和吸附厚度均增加,可以更長(zhǎng)時(shí)間地將H+與Q235鋼隔開,提高緩蝕劑的作用時(shí)間,降低腐蝕速率,有效的提高緩蝕效率.當(dāng)PHB-DETA 濃度為40 mg/L 時(shí),吸附趨于飽和,緩蝕效率可達(dá)78.3%.分子中引入的多苯環(huán)結(jié)構(gòu)能有效減少分子的脫附;這表明PHB-DETA 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)多苯環(huán)的合理性.

表2 Q235鋼在不同濃度下的腐蝕參數(shù)

圖6 Q235鋼在不同濃度下的緩蝕率

2.3 電化學(xué)試驗(yàn)

在40 ℃條件下,Q235 鋼在不同的質(zhì)量濃度PHB-DETA 緩蝕劑的腐蝕介質(zhì)的極化曲線如圖7所示,相關(guān)參數(shù)如表3所示.

由圖7和表3可以看出,隨著PHB-DETA 的加入會(huì)導(dǎo)致腐蝕速率變小,這是由于陽(yáng)極和陰極的Tafel曲線向降低電流密度的方向移動(dòng)[9].同時(shí),這也表明腐蝕的抑制是因?yàn)镈THA 分子降低陽(yáng)極的金屬溶解和陰極的析氫反應(yīng),即對(duì)陽(yáng)極與陰極反應(yīng)均有抑制作用.加入PHB-DETA 之后,陰極區(qū)的斜率βc增加,表明此緩蝕劑是以抑制陰極為主的混合型腐蝕抑制劑[16],而且抑制的效率與PHBDETA 分子的濃度呈現(xiàn)出正相關(guān),這是由于濃度增加,PHB-DETA 分子中的芳環(huán)和不飽和鍵可以更多地吸附于Q235鋼表面,與鐵原子中d-軌道上的空電子形成配合物,吸附于金屬表面,阻止腐蝕介質(zhì)與金屬的接觸,提高抑制腐蝕的效率.

表3 Q235鋼在不同質(zhì)量濃度PHB-DETA溶液中的極化曲線參數(shù)

圖7 Q235鋼在不同質(zhì)量濃度PHB-DETA溶液中的極化曲線圖

在室溫下,采用電化學(xué)阻抗譜(EIS)對(duì)Q235鋼在不同PHB-DETA 濃度下進(jìn)行了分析,阻抗數(shù)據(jù)使用ZSimp Win軟件進(jìn)行擬合.采取圖8所示電化學(xué)阻抗譜的等效電路圖進(jìn)行擬合,相關(guān)擬合參數(shù)如表4所示.其中,Rs為溶液的電阻,Rct為電荷轉(zhuǎn)移電阻,CPE為雙電層電容.

圖8 Q235鋼在不同質(zhì)量濃度PHB-DETA溶液中的交流阻抗曲線圖

表4 Q235鋼在不同濃度PHB-DETA溶液中的阻抗擬合參數(shù)

圖8中的全部曲線都呈現(xiàn)出凹陷的、單一的電容半圓弧,且所有的實(shí)心位處于實(shí)軸下方,這表明Q235的表面是粗糙不均勻的;加入PHB-DETA后,電容半圓弧形狀沒有改變[17-19],這說明Q235鋼的腐蝕過程主要是由于電極/溶液界面處的電荷轉(zhuǎn)移所控制;同時(shí),隨著加入的PHB-DETA 濃度增大,電容半圓弧半徑明顯增大,這說明PHB-DETA 分子在金屬表面形成一層保護(hù)薄膜,膜的厚度與濃度呈正相關(guān).由表4中數(shù)據(jù)可知,加入PHBDETA 之后,溶液電阻(Rs)變化不大,隨著加入的濃度增加,電荷轉(zhuǎn)移電阻(Rct)明顯的增加,而雙電層電容(Cdl)逐步減小,這是由于PHB-DETA 分子在金屬表面吸附牢固,這與失重測(cè)試結(jié)果一致.

2.4 接觸角測(cè)試

圖9為在40 ℃時(shí)含有不同濃度PHB-DETA的1 mol/L的鹽酸溶液腐蝕12 h后的Q235鋼表面的接觸角.由圖9可知,接觸角隨著PHB-DETA的濃度的增大而逐漸增大,這說明加入PHB-DETA 之后,Q235鋼表面的疏水性明顯增強(qiáng),可以將腐蝕介質(zhì)與Q235鋼隔開[20],減少與Q235鋼的接觸面積;當(dāng)PHB-DETA 的濃度達(dá)到40 mg/L 時(shí),接觸角約為126.13.,這說明PHB-DETA 已經(jīng)在金屬表面形成一層具有致密疏水性的保護(hù)膜,可以有效隔絕H+與金屬的接觸,歸因于PHB-DETA分子中具有雙苯環(huán)結(jié)構(gòu),可以與鐵原子的d-軌道電子進(jìn)行配合作用,吸附于金屬表面,降低腐蝕速率,提高緩蝕效率,這與電化學(xué)測(cè)試結(jié)果一致.

圖9 Q235鋼在不同質(zhì)量濃度PHB-DETA溶液中的浸泡12 h后的接觸角圖

2.5 AFM 測(cè)試

圖10為40℃下Q235鋼在含和不含40 mg/L PHB-DETA 的1 mol/L 鹽酸中腐蝕12 h 后 的AFM 測(cè)試結(jié)果圖.圖10(a)、(a1)是未腐蝕的Q235鋼表面,可以看到砂紙打磨過的劃痕,表面較為平整,其對(duì)應(yīng)表面粗糙度8.19 nm;圖10(b)、(b1)是Q235鋼在未添加PHB-DETA 的鹽酸中腐蝕后,與圖10(a)、(a1)相比,粗糙度明顯增大,高低起伏狀明顯[16,20]表面粗糙度為85.6 nm.圖10(c)、(c1)是Q235鋼在添加之后的三維形貌圖,表面粗糙度為21.4 nm.此數(shù)值比未腐蝕的鋼片表面粗糙度略有增加.故加入PHB-DETA 之后可以有效的在金屬表面形成一層致密的疏水保護(hù)膜,阻礙H+與Q235鋼的接觸,加入PHB-DETA 表現(xiàn)出較好的緩蝕性能.

圖10 Q235鋼的AFM 形貌圖

2.6 反應(yīng)條件對(duì)PHB-DETA 的產(chǎn)率的影響

2.6.1 反應(yīng)溫度對(duì)PHB-DETA 產(chǎn)率的影響

由圖11可知,PHB-DETA 的產(chǎn)率隨著溫度的升高呈現(xiàn)出先增大后減小.當(dāng)溫度低于60℃時(shí),產(chǎn)物的產(chǎn)率隨著溫度的升高而增加,在60 ℃時(shí)產(chǎn)率達(dá)到最大;在60 ℃以后,產(chǎn)率隨溫度有下降趨勢(shì),這是由于席夫堿自身是放熱反應(yīng),溫度過高不利于反應(yīng),同時(shí),溫度過高,易造成副反應(yīng)的增加,導(dǎo)致產(chǎn)率下降.

圖11 反應(yīng)溫度對(duì)PHB-DETA 產(chǎn)率的影響

2.6.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)PHB-DETA 產(chǎn)率的影響

由圖12可知,PHB-DETA 的產(chǎn)率隨著時(shí)間的變化,呈現(xiàn)出先增大后減小.這是由于剛開始反應(yīng)物濃度較大,反應(yīng)有利于正方向進(jìn)行,故而產(chǎn)率隨著時(shí)間延長(zhǎng)而增加,當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到120 min 時(shí),反應(yīng)趨于平衡,產(chǎn)率不再隨時(shí)間的增加而增加.反應(yīng)最佳時(shí)間應(yīng)該控制在120 min.

圖12 反應(yīng)時(shí)間對(duì)PHB-DETA 產(chǎn)率的影響

2.6.3 醛胺比用量對(duì)PHB-DETA 產(chǎn)率的影響

由圖13可知,PHB-DETA 的產(chǎn)率隨著醛的用量增加呈現(xiàn)出先升高后降低.當(dāng)對(duì)羥基苯甲醛與二乙烯三胺的物質(zhì)的量之比小于2.0∶1.0時(shí),隨著物質(zhì)的量之比的增加,PHB-DETA 的產(chǎn)率逐漸提高,在2.0∶1.0時(shí),對(duì)羥基苯甲醛可以與二乙烯三胺反應(yīng)完全,產(chǎn)率最高.這是因?yàn)閷?duì)羥基苯甲醛與二乙烯三胺充分反應(yīng),避免了反應(yīng)物反應(yīng)不完全而造成原料的浪費(fèi)而降低了產(chǎn)率.當(dāng)對(duì)羥基苯甲醛與二乙烯三胺的物質(zhì)的量之比超過為2.0∶1.0時(shí),PHB-DETA 的產(chǎn)率有所下降,這是由于對(duì)羥基苯甲醛反應(yīng)不充分導(dǎo)致的.所以最佳的物料配比應(yīng)該為對(duì)羥基苯甲醛和二乙烯三胺的物質(zhì)的量為2.0∶1.0.

圖13 n(醛)∶n(胺)對(duì)PHB-DETA 產(chǎn)率的影響

2.6.4 溶劑用量對(duì)PHB-DETA 產(chǎn)率的影響

由圖14可知,PHB-DETA 的產(chǎn)率隨著溶劑用量的增加呈現(xiàn)出先增加后趨于水平.在溶劑用量達(dá)到30 mL時(shí),反應(yīng)產(chǎn)率達(dá)到最大.當(dāng)溶劑用量大于30 mL 時(shí),隨著溶劑用量的增加,PHB-DETA 的產(chǎn)率不再隨溶劑用量的增加而增加,這表明反應(yīng)達(dá)到平衡.故反應(yīng)時(shí)溶劑的最佳用量為30 mL.

2.7 合成工藝優(yōu)化

2.7.1 響應(yīng)面設(shè)計(jì)

根據(jù)章節(jié)2.6 中各因素對(duì)PHB-DETA 產(chǎn)率的影響規(guī)律,繼續(xù)考察A(反應(yīng)溫度)、B[n(醛)∶n(胺)]、C(反應(yīng)時(shí)間)對(duì)PHB-DETA 產(chǎn)率的影響,以產(chǎn)率作為響應(yīng)值,采用三因素三水平的響應(yīng)面法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化,根據(jù)Box-Behnken 設(shè)計(jì)的基本原理,運(yùn)用Design-Expert 8.0.6軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,各變量水平編碼表設(shè)計(jì)如表5所示.

表5 Box-Behnken設(shè)計(jì)的變量及水平

2.7.2 回歸模型建立

采用了響應(yīng)面設(shè)計(jì)考察了A、B、C三個(gè)因素對(duì)PHB-DETA 產(chǎn)率的影響,試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果如表6所示.對(duì)表6的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,得出二次回歸方程為:

表6 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

續(xù)表6

2.7.3 回歸模型分析

對(duì)響應(yīng)面的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行二次回歸擬合,此模型的方差分析表如表7所示.由表7可以看出,顯著性水平Pr＜0.000 1表明該模型極顯著,失擬項(xiàng)Pr＞0.05表明失擬不顯著.

表7 產(chǎn)率回歸方差分析表

由F值可以看出各因素對(duì)PHB-DETA 合成產(chǎn)率的影響順序依次是:A(反應(yīng)溫度)＞B[n(醛)∶n(胺)]＞C(反應(yīng)時(shí)間);同時(shí),模擬一次項(xiàng)A、B、C顯著,交互項(xiàng)BC、和模擬二次項(xiàng)A2、B2均極顯著,AB、AC、C2高度顯著.所以,回歸模型選擇合適.

2.7.4 各影響因素的顯著性分析

A(反應(yīng)溫度)、B[n(醛)∶n(胺)]、C(反應(yīng)時(shí)間)對(duì)PHB-DETA 產(chǎn)率的響應(yīng)曲面圖如圖15 所示.由圖15可知,對(duì)PHB-DETA 產(chǎn)率的影響最顯著的是A(反應(yīng)溫度),其次是B[n(醛)∶n(胺)],最后是C(反應(yīng)時(shí)間),這與上述結(jié)論符合.

圖15 不同因素對(duì)PHB-DETA 產(chǎn)率的響應(yīng)面曲面圖

2.7.5 回歸模型的驗(yàn)證

根據(jù)回歸模型優(yōu)化后,獲得其最佳工藝參數(shù)為:反應(yīng)溫度為57.98 ℃,n(醛)∶n(胺)=1.96∶1.0,反應(yīng)時(shí)間為117.67 min.在此條件下方程預(yù)測(cè)PHB-DETA 產(chǎn)率可達(dá)84.24%,根據(jù)實(shí)際操作選取反應(yīng)溫度為60 ℃,醛胺比為2.0∶1.0,反應(yīng)時(shí)間為120 min.在此條件下進(jìn)行3次平行實(shí)驗(yàn),測(cè)得產(chǎn)率為82%,相對(duì)誤差為1.96%,在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi),理論預(yù)測(cè)值與實(shí)際測(cè)量值基本相符,表明此回歸方程擬合度高,故所選模型和各因素水平準(zhǔn)確合適.

3 結(jié)論

(1)1 626cm-1為-C=N-的特征吸收峰、氫譜δ=8.13 ppm 表明對(duì)稱雙苯環(huán)席夫堿PHB-DETA 成功合成,質(zhì)荷比312.169 8 為PHB-DETA的[M+1]+,元素分析測(cè)得C、H、O、N 元素測(cè)試含量與理論含量相差分別為0.5%、0.3%、0.13%、0.07%,熒光測(cè)試表明最大吸收波長(zhǎng)為9 338.68,在光學(xué)方面具有應(yīng)用價(jià)值;同時(shí)PHBDETA 分子保留了二乙烯三胺的仲胺結(jié)構(gòu),可作為合成曼尼希堿的原料,提高緩蝕劑種類,拓展應(yīng)用環(huán)境;

(2)電化學(xué)表明PHB-DETA 是以抑制陰極為主的混合型緩蝕劑,而且隨著濃度的增加,金屬的抑制效率愈高;接觸角測(cè)試表明隨著濃度的增加,疏水性愈強(qiáng),阻止了腐蝕介質(zhì)與鋼片的接觸;腐蝕表面形貌圖可以清楚看到加入PHB-DETA 的鋼片表面較平整,這表明腐蝕明顯減緩,能有效降低腐蝕速率,這與失重測(cè)試結(jié)果一致;

(3)PHB-DETA 的合成較佳條件為:反應(yīng)溫度60℃,反應(yīng)時(shí)間120 min,醛與胺的最佳用量比2.0∶1.0,在此工藝下,PHB-DETA 的產(chǎn)率為82%.