金属腐蚀在造成经济损失的同时还会破坏生态环境,所以添加缓蚀剂抑制金属腐蚀是一种长远有效的措施且成本低廉。其中咪唑啉型缓蚀剂是应用最为广泛的,其季铵化形成的咪唑啉季铵盐类缓蚀剂具有稳定的构象,同时又低毒无刺激性。因此本论文以咪唑啉双子表面活性剂代替传统的单链表面活性剂作为缓蚀剂,并对其在不同腐蚀介质中展现出的缓蚀效果进行研究。本论文合成出了一系列疏水链长不同、联接基团链长不同的咪唑啉双子表面活性剂。以月桂酸(或油酸)、二乙烯三胺等为原料,二甲苯作为携水剂,在高温下进行分子间和分子内脱水,合成所需要的咪唑啉中间体。然后与碳酸二甲酯进行季铵化反应,形成咪唑啉季铵盐,最后让其与二溴代烷反应得到相应的阳离子型咪唑啉双子表面活性剂,再用丙酮对其多次重结晶提纯后得到目标产物月桂基咪唑啉双子表面活性剂LI(Lauryl Imidazoline)系列和油酸基咪唑啉双子表面活性剂OI(Oleic acid Imidazoline)系列。利用红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)、元素分析、X光电子能谱(XPS)等方法对目标产物进行表征,通过表面张力、泡沫性能、乳化性能和溶解性能等对其水溶液的物理化学性能进行了初步探讨。最后采用静态失重法研究了咪唑啉双子表面活性剂浓度、腐蚀温度对金属Q235钢片的腐蚀影响。并用电化学方法研究了咪唑啉双子表面活性剂在不同腐蚀介质(盐水、盐酸、高钙溶液)中对Q235钢的缓蚀情况,以及其在金属材料表面的吸附机理。结果表明:与传统单子季铵盐型表面活性剂相比,咪唑啉双子表面活性剂具有更高的表面活性;其临界胶束浓度比传统表面活性剂低2~3个数量级,表面张力最低可达22.613mN/m;同时也具有较好的乳化性能和泡沫性能,易溶于极性有机溶剂。静态失重法测试中,这六种咪唑啉双子表面活性剂在3.5%的盐水溶液中对Q235钢有很好的缓蚀效果,缓蚀率最高能达到90%以上。当腐蚀温度不同时,随着温度的升高,六种咪唑啉双子表面活性剂的均匀腐蚀速率都呈现不断升高的趋势,缓蚀率均有所下降。温度为30℃时腐蚀速率最小,缓蚀率达到最大值。极化曲线结果表明,添加有咪唑啉双子表面活性剂溶液与未添加的空白对照组相比较,腐蚀电流密度在逐渐减小,腐蚀电位不断“正移”,且在盐水介质中主要是属于阳极型为主的混合型抑制缓蚀剂;在1mol/L的盐酸溶液介质中属于混合控制型缓蚀剂;在高钙溶液介质中主要表现为以阳极控制为主的混合型缓蚀剂。交流阻抗结果表明,在不同腐蚀介质中未添加和添加缓蚀剂的奈奎斯特(Nyquist)图都是一个近似半圆型的单容抗弧且与电化学极化曲线所得到的结论相一致。吸附热力学结果表明这几种缓蚀剂在Q235钢表面的行为符合Langmuir吸附。从吸附自由能△G数据可以看出,△G<0说明缓蚀剂在钢片上的吸附反应是自发进行的。吸附动力学结果表明,腐蚀速率与温度之间符合阿伦尼乌斯公式,咪唑啉双子表面活性剂的加入使得反应体系活化能增加,从而减缓了腐蚀。