含有CO2的水溶液对材料的腐蚀引起的设备失效在很多工业领域都有报道,在油气生产、储运及加工过程中尤为突出。向腐蚀性溶液中加入缓蚀剂有用量少,易操作,高效等优点,是一种有效抑制金属设备CO2腐蚀的方法。硫脲与咪唑啉类衍生物对碳钢在CO2腐蚀体系中有很好的缓蚀协同作用,但二者协同缓蚀的机理尚未明确。目前针对唑啉衍生物与硫脲分子间的协同作用的机理的研究仅采用实验手段和表面分析技术,研究存在诸多不足,缺少微观分子层面的研究。本文通过失重法定量表征了油酸咪唑啉与硫脲单独以及复配使用时的协同缓蚀效果,明确二者之间的缓蚀协同作用;利用电化学极化法、交流阻抗谱定量分析了金属腐蚀过程的动力学参数,金属表面的界面电化学特征变化;利用EDS与SEM分析了金属的腐蚀形貌,明确了腐蚀产物的元素种类含量。通过分子动力学模拟,分析了缓蚀剂分子在金属表面的吸附构型,替代吸附在金属表面水分子的数量、缓蚀剂膜抑制水分子的扩散速度,对金属表面的吸附强弱,和其自身的稳定性对缓蚀效率的影响,明确了二者之间的协同缓蚀机理。实验分析了二者单独以及复配使用时对金属的缓蚀率,明确了二者存在缓蚀协同效应。即单独使用缓蚀剂时,缓蚀效率会随着缓蚀剂浓度的增加而升高,最高不超过90%。保持二者总浓度为10 mg/L,不同复配比例下的缓蚀效率均超过90%,最佳复配比为1:1,缓蚀效率高达95.1%。分析了二者单独以及复配使用时金属表面界面电化学特征变化,明确了缓蚀机理的电化学解释。即缓蚀剂分子替代最初吸附在金属表面的水分子,形成缓蚀剂膜,随着缓蚀剂浓度的增加,缓蚀剂膜更加紧密或者厚度增加,提高了对金属的缓蚀效果。二者复配使用时比单个缓蚀剂在金属表面的吸附形成的缓蚀剂膜更加紧密。分析了金属的腐蚀形貌,明确了缓蚀剂对金属缓蚀效果的影响。缓蚀剂的加入改变了腐蚀产物的形貌,使用复配缓蚀剂的金属表面形成的腐蚀产物较使用单种时量少,即复配缓蚀剂在金属表面形成的吸附膜厚度或者面积均比单独使用时有所提高,从而提高了缓蚀率。分子动力学模拟分析了缓蚀剂单独使用时浓度对缓蚀效率的影响,明确了浓度影响缓蚀效果的原因。即浓度的增加使吸附在金属表面缓蚀剂膜厚度的增加,被替代的吸附在金属表面水分子数量增多,水分子在缓蚀剂膜中扩散变慢,缓蚀剂膜对金属的吸附强度变强,缓蚀剂膜自身稳定性提高,缓蚀效率提高。分析了分子层面复配使用在金属表面的吸附,明确了二者协同缓蚀机理。硫脲优先吸附在Fe表面形成第一层吸附,油酸咪唑啉的头基吸附在硫脲上,尾链深入到溶液中,增加了缓蚀剂的吸附量,提高了缓蚀剂膜的厚度,缓蚀剂膜的对金属的吸附强度以及自身的稳定性增加,同时增加了被缓蚀剂分子置换的水分子数量,减缓了水分子在缓蚀剂膜中的扩散,优于缓蚀剂单独吸附性能,从而起到缓蚀协同作用。本研究利用实验与分子动力学模拟相结合的方法完善了油酸咪唑啉与硫脲在CO2饱和的3.5%的Na Cl体系中的缓蚀协同效应的机理。