摘要乙醇胺磷酸酯的合成及其缓蚀作用机理的研究摘要在乙二醇-水基冷却液中，由于乙二醇在高温下形成酸性物质腐蚀金属管材，在冷却液中添加缓蚀剂是人们通常采用的防止金属腐蚀的方法。因此，研究缓蚀剂的缓蚀性能及缓蚀机理对于我国形成具有自主知识产权的冷却液体系具有重要意义。本文以乙醇胺和磷酸为原料，去离子水为溶剂，根据酯化反应生成乙醇胺磷酸酯，采用单因素实验法和三因素三水平正交实验优化合成工艺，并对其进行结构表征。在此基础上，采用失重法研究了乙醇胺磷酸酯的浓度和温度对碳钢和铸铁在乙二醇-水基溶液中的缓蚀行为、吸附模型和腐蚀反应动力学。然后，利用电化学测试技术，研究了乙醇胺磷酸酯的浓度和浸泡时间对碳钢和铸铁的电化学行为的影响。最后，采用现代计算机模拟技术，根据量子化学计算和分子动力学模拟对乙醇胺磷酸酯的微观分子作用机制进行探究，揭示了乙醇胺磷酸酯的缓蚀作用机理。I研究结果表明：以反应物质的量比（A）、反应时间(B)和溶剂用量(C)为基础设计三因素三水平正交试验，最佳反应条件为A2B2C3，并验证了在最佳工艺条件下，产物的平均收率在92.5%，产品通过红外光谱分析、产品元素分析以及核磁测试，可以判定所合成产物即为乙醇胺磷酸酯。随着乙醇胺磷酸酯浓度的增大，碳钢和铸铁的腐蚀速率受到抑制而逐渐降低，缓蚀率逐渐增大，缓蚀率最大可达66%；在相同浓度下，随着温度的增大，碳钢和铸铁的腐蚀速率随之增大，加入乙醇胺磷酸酯的金属表面相对比较平整，在碳钢和铸铁的表面存在C、N、O、P元素，说明乙醇胺磷酸酯在金属表面起到成膜作用，乙醇胺磷酸酯在碳钢和铸铁表面的吸附模型符合Langmuir吸附构型，是以化学吸附为主，物理吸附为辅的混合吸附，吸附自由能△G分别为-33.25kJ/mol和-34.69kJ/mol，其乙醇胺磷酸酯吸附在金属表面，减少了金属表面的活性位点，而且乙醇胺磷酸酯的加入增大了碳钢和铸铁腐蚀反应的活化能，增大了腐蚀反应的壁垒，抑制了腐蚀反应的发生，从而有效地保护了金属。II摘要在乙二醇-水基溶液中，乙醇胺磷酸酯的加入可以促进金属表面的钝化过程，降低碳钢和铸铁的阳极电流密度，从而抑制阳极过程，起着阳极型缓蚀剂的作用，且极化电阻随着乙醇胺磷酸酯浓度和浸泡时间的增加而增大。碳钢和铸铁的阻抗谱存在两个时间常数，即表明存在两个反应过程，分别是在腐蚀介质和金属表面缓蚀膜的形成过程以及缓蚀膜的破坏过程。随着乙醇胺磷酸酯浓度的增大和浸泡时间的增大，碳钢和铸铁的反应电阻逐渐增大，缓蚀剂的加入在金属表面形成缓蚀膜，从而减缓了金属的电化学腐蚀。利用现代计算机模拟技术，对乙醇胺磷酸酯进行量子化学计算，其HOMO和LUMO能量轨道分布主要是离域在-NH3和-P=O两个基团附近，这与分子静电势的结果相同，且各种量子化学参数表明乙醇胺磷酸酯的电负性较大，易于与金属原子形成共价键和反馈建，通过对其进行Fukui指数的计算，Fukui（+）值较高的是P(1)和O（3），这些原子易被亲核进攻接受电子形成反馈建；Fukui（-）值较高的是N（8），这说明N原子易被亲电进攻提供电子而形成共价键，结论与前线轨道理论所一致。III对乙醇胺磷酸酯进行分子动力学模拟，表明乙醇胺磷酸酯在吸附在金属表面时，几乎是平行于金属表面，最大限度地提高了乙醇胺磷酸酯与Fe原子的相互作用，提供了最大的表面保护，因此具有较高的缓蚀效率。关键词：钢，乙醇胺磷酸酯，缓蚀剂，电化学阻抗谱，量子化学，分子动力学IVVSTUDYONTHESYNTHESISOFETHANOLAMINEPHOSPHATEANDITSCORROSIONINHIBITIONMECHANISMABSTRACTInglycol-water-basedcoolants,becauseethyleneglycolformsacidicsubstancestocorrodemetalpipesathightemperatures,addingcorrosioninhibitorstothecoolantisacommonlyusedmethodtopreventmetalcorrosion.Therefore,studyingthecorrosioninhibitionperformanceandcorrosioninhibitionmechanismofcorrosioninhibitorsisofgreatsignificancefortheformationofacoolantsystemwithindependentintellectualpropertyrightsinChina.Inthispaper,ethanolamineandphosphoricacidwereusedasrawmaterials,anddeionizedwaterwasusedasaso...
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