吗啉衍生物气相缓蚀剂的制备方法技术

一种吗啉衍生物气相缓蚀剂的制备方法，其步骤包括将吗啉与仲胺混合后向其中滴加甲醛或乙醛溶液，使其均匀混合反应，再使上述混合溶液与脂肪酸或苯甲酸发生酸固化反应，搅拌、过滤得到目标产物。本发明专利技术所用到的原料如吗啉、仲胺、甲醛或乙醛以及脂肪酸和苯甲酸均属于易得原料、价格便宜，适合大规模工业化生产。本发明专利技术制备目标产物的步骤只有三步，过程也相对简单，所有的反应均可以在常规条件下完成，对设备的要求低，进一步降低了工业化制备吗啉衍生物气相缓蚀剂的成本。另外，本发明专利技术制备的吗啉衍生物气相缓蚀剂目标产物的各项抗腐蚀实验表明本发明专利技术制备的产物具有优良的缓蚀性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备有被杂原子取代的烃基，连在环氮原子上的化合物的方法，特别是涉及一种制备吗啉衍生物气相缓蚀剂的方法。
技术介绍
大气腐蚀是存在最广泛的一种腐蚀，所造成的损失占全部腐蚀损失的一半以上，气相缓蚀技术具有使用方便、干净、清洁的特点，是目前抗大气腐蚀技术发展的一个重要方向。吗啉及吗啉衍生物气相缓蚀剂因为不含危害环境的亚硝酸盐尤其受到科研人员的关注。吗啉是工业用重要环胺，具有氮氧杂环的特点，1980年代，美国的德士古公司开发成功二甘醇催化氨化制备吗啉新工艺，二甘醇是环氧乙烷水解制乙二醇的副产品，而乙二醇是合成涤纶(PET)材料的主要原料。我国于1990年代后期也相继建成多套二甘醇催化氨化制备吗啉的700吨/年工业装置，随着我国石化工业数套20万吨/年的PET(涤纶)装置和配套的大型EC(乙二醇)装置的建成投产，副产的二甘醇数量会增加，使吗啉原料更加充足，必将为吗啉下游的精细化工产品的发展奠定良好的基础。吗啉是蒸汽冷凝系统最早采用的缓蚀剂之一，具有较低毒性，吗啉及其衍生物也可广泛应用于金属的腐蚀与防护。南非专利ZA9406477公开了作为一种气相缓蚀剂的吗啉衍生物制备方法，其特征是吗啉和仲胺作用生成吗啉Mannich碱，其中仲胺包括二甲基胺、二正丁基胺、二异丙基胺、二环己基胺、二苯基胺等，但是该专利技术所的产物是一种油状液体，使用起来很不方便。
技术实现思路
本专利技术的目的是在现有技术制备吗啉Mannich碱的基础上，提供一种制备吗啉衍生物气相缓蚀剂的方法，通过酸固化反应生成吗啉衍生物气相缓蚀剂固体，这种方法制备的吗啉衍生物能提高气相缓蚀剂在金属表面的覆盖面积，增强其气相缓蚀能力。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案一种，其步骤包括将吗啉与仲胺混合后向其中滴加甲醛或乙醛溶液，使其均匀混合反应，再使上述混合溶液与脂肪酸或苯甲酸发生酸固化反应，搅拌、过滤得到产物，其中所述仲胺选自二甲基胺、二正丁基胺、二异丙基胺、二环己基胺或二苯基胺；所述脂肪酸选自葵胺或丁二酸或葵胺和丁二酸的混合物；所述苯甲酸选自甲基水杨酸、水杨酸或特丁基苯甲酸，或上述苯甲酸两种或两种以上组分的混合物。所述吗啉与所述仲胺相混合的摩尔比优选范围是1∶0.5～1∶2。所述吗啉与所述甲醛或乙醛反应的摩尔比优选范围是1∶1.2～1∶1.5。所述吗啉与所述脂肪酸或苯甲酸酸固化反应的摩尔比优选范围是1∶1.5～1∶2。向吗啉和仲胺混合物中滴加甲醛或乙醛溶液均匀混合反应的时间是2～4小时。向吗啉和仲胺混合物中滴加甲醛或乙醛溶液均匀混合反应的温度是40～50℃。本专利技术的有益效果在于，所述方法原料易得、价格便宜，适合大规模工业化生产。其步骤少、反应简单，所有的反应均可以在常规条件下完成，对设备的要求低。通过所述方法可以直接制得目标产物——吗啉衍生物气相缓蚀剂固体。对目标产物的各项实验表明本专利技术制备的吗啉衍生物气相缓蚀剂具有优良的缓蚀性能。附图说明图1是碳钢电极在模拟大气腐蚀水中的极化曲线；图2是碳钢电极在溶液中的电化学阻抗Nyquist图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术进一步具体描述一种，其步骤包括(a)将摩尔比为1∶0.5～1∶2的吗啉和仲胺混合，所述仲胺选自二甲基胺、二正丁基胺、二异丙基胺、二环己基胺、二苯基胺中的任意一种；(b)在40～50℃下向反应液中滴加甲醛或乙醛溶液，均匀反应2～4小时，控制吗啉和甲醛或乙醛的摩尔比为1∶1.2～1∶1.5；(c)向反应液中加入脂肪酸或苯甲酸，控制吗啉和脂肪酸或苯甲酸的摩尔比为1∶1.5～1∶2，搅拌过滤得到吗啉衍生物气相缓蚀剂固体，所述脂肪酸选自葵胺或丁二酸或葵胺和丁二酸的混合物，所述苯甲酸选自甲基水杨酸、水杨酸、特丁基苯甲酸中的任意一种，或上述苯甲酸两种或两种以上组分的混合物。本专利技术通过下面的实施例进一步说明。实施例1取吗啉1mol，将其与1.2mol～1.5mol的二异丙胺混合均匀，滴加1mol～1.5mol的甲醛溶液，向上述混合液加入1.5mol的苯甲酸，同时添加50ml～80ml去离子水，搅拌2小时到4小时，过滤得150g固体粉末，即为吗啉衍生物气相缓蚀剂，称为缓蚀剂1。实施例2取吗啉1mol，将其与1.2mol～1.5mol的二正丁胺混合均匀，滴加入1mol～1.5mol的甲醛溶液，向上述混合液加入1.5mol的水杨酸，同时添加50ml～80ml去离子水，搅拌2小时到4小时，过滤得130g固体粉末，即为吗啉衍生物气相缓蚀剂，称为缓蚀剂2。实施例3取吗啉1mol，将其与1mol～1.5mol的二环己胺混合均匀，滴加入1mol～1.5mol的甲醛溶液，向上述混合液加入1.5mol的苯甲酸，同时添加50ml～80ml去离子水，搅拌2小时到4小时，过滤得140g固体粉末，即为吗啉衍生物气相缓蚀剂，称为缓蚀剂3。实施例4对实施例1、2、3所得目标产物进行气相防锈甑别试验在锥形瓶放入盛有1g气相防锈剂的称量瓶，将50mm×25mm×2mm的A3钢、黄铜和铝试片挂入，于50℃烘箱中恒温饱和2h。同时作空白试验，然后用移液管注入15ml的蒸馏水，置于恒温箱中保持温度50℃，每天加热8h，每24h为一周期，共进行7周期试验，每天观察一次，记录锈蚀出现的时间。试验结束后用橡皮擦去试片表面的腐蚀产物，称重，计算腐蚀率，结果见表1。表1气相防锈甑别试验结果试实验时间 腐蚀率(mg/m2.h)片缓蚀 缓蚀 缓蚀缓 缓蚀 缓剂1剂2剂3蚀剂1 剂2 蚀剂3碳 7周7周7周1.781.561.98钢 期 期 期黄 7周7周7周-- -铜 期 期 期铝 7周7周7周-- -期 期 期实施例5对实施例1、2、3所得目标产物进行气相防锈能力试验将打磨好的试片凹面压入9号橡皮塞内，试验面露出部分不超过3mm，压装后的试片试验面用无水乙醇脱脂、热风吹干，实验装置参照机械部标准JB/T 6071-92。在1000ml的广口瓶底部注入35％的甘油水溶液10ml，调整相对湿度为90％，在直径为40±2mm的器皿中均匀撒布0.5g气相缓蚀剂；将试验装置置于20±2℃的温度下，20h后向铝管内注满温度为2.0±0.5℃的冰水，再在20±2℃下保持3h后倒出，用浸有无水乙醇的脱纸棉擦洗试样，吹干后检查试片表面有无锈蚀。结果表明本专利技术制备的吗啉衍生物气相缓蚀剂可使金属试片不发生锈蚀。实施例6对实施例1、2、3所得目标产物进行封存实验，在直径24cm的干燥器的底部加入20ml蒸馏水，将0.5g气相缓蚀剂置于小烧杯并放入干燥器中，干燥器中放入A3钢、铜、黄铜、纯铝、铝合金等材料，封存时间为60d，封存实验的结果见表2。表2封存试验结果防锈剂 A3钢 铜 黄铜 纯铝 铝合金空白严重锈蚀 ⊙⊙⊙⊙缓蚀剂 表面较光亮○○○⊙1缓蚀剂 表面较光亮○○⊙⊙2缓蚀剂 表面基本光洁，有极细微○○○⊙3 的蚀点⊙代表变色或少量锈，○代表极微变色。实施例7对实施例3所得目标产物进行电化学研究。大气腐蚀属于最广泛的一种腐蚀形式，其本质也是电化学过程，与其他电化学过程所不同的是腐蚀过程的发展并不是在电解液中，而是在金属表面一层电解质薄膜中。通过极化曲线和电化学阻抗测量研究了本专利技术制备的吗啉衍生物气相缓蚀剂对碳钢电极电化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吗啉衍生物气相缓蚀剂的制备方法，其步骤包括将吗啉与仲胺混合后向其中滴加甲醛或乙醛溶液，使其均匀混合反应，再使上述混合溶液与脂肪酸或苯甲酸发生酸固化反应，搅拌、过滤得到产物，其中：　　　　所述仲胺选自二甲基胺、二正丁基胺、二异丙基胺、二环己基胺或二苯基胺；　　　　所述脂肪酸选自葵胺或丁二酸或葵胺和丁二酸的混合物；　　　　所述苯甲酸选自甲基水杨酸、水杨酸或特丁基苯甲酸，或上述苯甲酸两种或两种以上组分的混合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张大全，高立新，周国定，车德竞，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]