碳钢具有优异的机械性能,广泛应用于工厂设备、油田勘探等各个方面。但碳钢是一种活性材料,耐腐蚀性差,特别在锅炉除垢、油井酸化等过程中,碳钢与酸性溶液直接接触,经常会加速腐蚀。减缓金属腐蚀最常用的方法是加入缓蚀剂,研发低量、高效、环保的缓蚀剂一直是人们所追求的目标。本论文选用乙二醇二缩水甘油醚分别与2-噻吩甲胺、4-(2-氨乙基)苯磺酰胺、2-巯基乙胺通过简单地步骤、在温和的条件下反应合成了三种新的β-氨基醇类化合物,分别命名为DS、TDB、DQ。采用失重法、电化学方法研究了这几种β-氨基醇类化合物在0.5 M H2SO4溶液中对碳钢的缓蚀性能,并用扫描电子显微镜、X-射线光电子能谱、热力学分析及理论计算等方法较深入地探究了缓蚀剂的作用机理。具体内容及结果如下:失重和电化学法测试结果表明,几种缓蚀剂在0.5 M H2SO4溶液对碳钢的腐蚀均具有较好的抑制作用。其中,DS浓度为50 mg/L时,对碳钢的腐蚀达到了 97.1%的抑制率。而TDB和DQ的浓度分别为10 mg/L和5 mg/L时,对碳钢的腐蚀抑制效率均可达到92%以上(失重法),与文献报道的缓蚀剂相比具有低量、高效的优势。电化学测试表明DS、TDB、DQ这三种缓蚀剂均为混合型缓蚀剂。热力学研究结果显示,三种β-氨基醇类缓蚀剂分子均通过吸附在碳钢表面形成一层保护膜,降低碳钢与腐蚀性介质的直接接触,从而对碳钢的腐蚀产生抑制作用。缓蚀剂分子在碳钢表面的吸附行为符合Langmuir单分子层吸附,既有物理吸附又包含化学吸附。X-射线光电子能谱测试结果也表明,缓蚀剂分子吸附在了碳钢表面,形成了一层有效的防护膜,有效地抑制了金属的腐蚀。从扫描电镜研究结果可以看出,与空白实验相比,缓蚀剂的加入使碳钢表面的腐蚀程度明显降低。采用量子化学计算方法对缓蚀剂分子的结构进行了优化,并从中得到了分子的量子化学参数。从计算结果可以看出,缓蚀剂分子具有一定的线性结构,为更多的分子在碳钢表面的吸附提供了优势结构。且电子云密度主要集中在芳环及杂原子上,杂原子能够向碳钢表面金属原子的空轨道提供孤对电子形成配位键,分子中的芳环则能够通过π-π共轭作用覆盖在碳钢表面形成保护膜。