一种苯并咪唑季铵盐钢筋缓蚀剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种苯并咪唑季铵盐钢筋缓蚀剂及其制备方法。本发明专利技术所述钢筋缓蚀剂包括植物油、乳化剂、苯并咪唑季铵盐及水；所述苯并咪唑季铵盐由5

【技术实现步骤摘要】
一种苯并咪唑季铵盐钢筋缓蚀剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于钢筋锈蚀防护
，特别涉及一种苯并咪唑季铵盐钢筋缓蚀剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]缓蚀剂发展迅速，在钢筋锈蚀防护
应用广泛。缓蚀剂主要包括胺类，氨基醇类，吗啉多元胺，链烷醇胺，脂肪酸酯以及各自的盐类。缓蚀锈机理主要有物理吸附、化学吸附和π键吸附。物理吸附主要是缓蚀剂通过离子与金属表面电荷产生静电力以及范德华力进而吸附在金属表面，其中静电引力起重要作用。化学吸附一般是缓蚀剂中极性基团中心原子存在N、O、S等有未共用的孤对电子，而金属表面存在空的d轨道，中心电子的孤对电子会与金属中的空d轨道相互作用形成配位键，使缓蚀剂分子吸附于金属表面。π键吸附是因为分子结构中含有π电子，向金属表面空的d轨道提供电子而形成配位键，发生π键吸附。
[0003]目前我国钢筋缓蚀剂方面的研究还存在着很多需要解决的问题，为了达到更好的缓蚀效果，苯并咪唑衍生物因其在结构和性能上的优越性进而得到快速的发展。在缓蚀方面，由于苯并咪唑类化合物分子结构中的氮原子和芳香环促进其在金属表面的吸附，使得苯并咪唑衍生物能够牢固吸附在金属表面，在低浓度下仍具有优异的缓蚀效果。此外，三氮唑衍生物对钢筋的缓蚀作用也被广泛研究。三氮唑衍生物因其结构中含有杂原子，其具有很好的缓蚀效果。而用巯基或者氨基修饰过的三氮唑类化合物在钢筋表面具有更强的吸附能力。最近一些研究表明，在低浓度下1,2,3-三氮唑衍生物具有良好的缓蚀效果。通过点击反应可将两种不同化合物以五元环共价的形式结合起来，生成三氮唑五元环化合物，获得新的化学物质，而且反应条件温和以及产率较高。而植物油可在钢筋表面可形成油膜，其与缓蚀剂共同作用，可以明显增强缓蚀作用。
[0004]CN107892658A一种季铵盐类缓蚀剂的制备方法，公开了一种通过胺化反应合成的氨基封端的苯胺低聚物，然后缩合最终得到一种新型季铵盐类的缓蚀剂。该方法中原料廉价易得，缓释时间长且稳定，使用效果好，但是后处理工艺较为复杂，不利生产应用。CN108467366A一种硫脲基改性咪唑啉衍生物缓蚀剂及其制备方法和用途，公开了一种通过苯甲酸和二乙烯三胺反应得到咪唑啉中间体，此中间体与氯化苄反应得到咪唑啉季铵盐，硫脲基改性咪唑啉衍生物最终得到本专利技术中的缓蚀剂。本专利技术中季铵化引入的苄基，增加了咪唑啉环的电子云密度，使缓蚀剂和金属表面的化学吸附作用增强，硫脲基引入了极性基团，具有更好的流动性，与金属接触时产生多中心化学吸附，从而提高了缓蚀效果。但是硫脲属于致癌物质，对人体以及环境均有不良影响。CN109053579A一种咪唑啉季铵盐缓蚀剂及其制备方法，公开了一种通过缓蚀剂主成分原料与助剂主成分原料反应得到本专利技术中的缓蚀剂方法，本专利技术的目的是提供一种咪唑啉季铵盐缓蚀剂，虽然在酸性介质中具有缓蚀作用，但是本专利技术对设备密封性要求较高，提高了生产成本。

技术实现思路

[0005]针对现有缓蚀剂缓蚀效果差、环保性能差的问题，本专利技术提供一种环保、高效复合型苯并咪唑季铵盐钢筋缓蚀剂及其制备方法。
[0006]本专利技术提供了一种苯并咪唑季铵盐钢筋缓蚀剂，由以下组分按质量百分比组成：
[0007]植物油
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15～35％，
[0008]乳化剂
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0.5～7％，
[0009]苯并咪唑季铵盐
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1～10％，
[0010]余量为水，
[0011]上述各组分质量百分比之和为100％；
[0012]所述苯并咪唑季铵盐由5-叠氮-1H-苯并咪唑及卤代烷烃作为反应原料在催化剂Ⅰ作用下通过季铵化反应得到中间产物，该中间产物与丙炔醇在催化剂Ⅱ作用下通过点击反应制得；所述催化剂Ⅰ为Cs2CO3；
[0013]所述5-叠氮-1H-苯并咪唑、催化剂Ⅰ及卤代烷烃的摩尔比为1：1.2：2；所述中间产物与丙炔醇的摩尔比为1:1；
[0014]所述卤代烷烃的结构式为CH3(CH2)
m
X，其中m为2～14的整数，X为氯、溴或碘；
[0015]所述5-叠氮-1H-苯并咪唑的结构式为
[0016]所述丙炔醇的结构式为
[0017]所述中间产物的结构式为
[0018]所述苯并咪唑季铵盐的结构式为
[0019]所述制备苯并咪唑季铵盐的特征反应过程如下：
[0020][0021]所述植物油为橄榄油、豆油、菜籽油、棉籽油、米糠油、玉米油、葵花籽油、花生油、亚麻油、蓖麻油中的任意一种或一种以上的混合物。
[0022]所述乳化剂为吐温20，吐温40，吐温60，吐温80，司盘20，司盘40，司盘60，司盘80中任意一种或一种以上的混合物。
[0023]本专利技术所述一种苯并咪唑季铵盐钢筋缓蚀剂的制备方法，具体包括以下步骤：
[0024](1)以乙腈为反应溶剂，在反应溶剂中加入卤代烷烃与5-叠氮-1H-苯并咪唑，并加入催化剂Cs2CO3，发生取代反应，反应结束后过滤并旋转蒸发除去溶剂，得到中间产物；
[0025](2)在叔丁醇与水组成的混合溶剂中加入丙炔醇和步骤(1)制得的中间产物，在催化剂Ⅱ作用下采用点击化学-Huisgen叠氮化物与炔烃的环加成法，将中间产物进一步反应得到相应的粗产物苯并咪唑季铵盐，之后将粗产物用乙酸乙酯萃取，并将有机层用无水Na2SO4进行干燥，之后过滤和旋转蒸发除去溶剂，制得苯并咪唑季铵盐；
[0026](3)将步骤(2)制得的苯并咪唑季铵盐与植物油在一定温度下搅拌30～60min；
[0027](4)在步骤(3)搅拌得到的混合物中依次加入乳化剂以及水在一定温度下搅拌1h～2h，得到所述苯并咪唑季铵盐钢筋缓蚀剂。
[0028]所述步骤(1)和步骤(2)均在氮气气氛下进行；
[0029]步骤(1)中所述取代反应条件为：反应温度为90～100℃，反应时间为12～24h；
[0030]步骤(2)中所述反应条件为：反应温度为30～55℃，反应时间为10～20h。
[0031]步骤(3)中所述温度为50～60℃；步骤(4)中所述温度为70～80℃。
[0032]步骤(2)所述混合溶剂中叔丁醇与水的体积比为1:1。
[0033]步骤(2)中所述催化剂Ⅱ为抗坏血酸、碳酸氢钠及五水硫酸铜按摩尔比为1:2:2组成的混合物。
[0034]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0035](1)通过点击反应将两种不同化合物以五元环共价的形式结合，获得苯并咪唑季铵盐，缓蚀剂分子将会更强的吸附于金属表面，以达到更好的缓蚀效果；
[0036](2)本专利技术的苯并咪唑季铵盐钢筋缓蚀剂中的植物油低廉、易得且绿色环保，此外，其在钢筋表面可形成油膜，增强缓蚀作用；
[0037](3)乳化剂可将油相与水相乳化形成乳液，能够使乳液长期稳定存在；
[0038](4)本专利技术的苯并咪唑季铵盐钢筋缓蚀剂无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种苯并咪唑季铵盐钢筋缓蚀剂，其特征在于，由以下组分按质量百分比组成：植物油
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15～35％，乳化剂
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0.5～7％，苯并咪唑季铵盐
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1～10％，余量为水，上述各组分质量百分比之和为100％；所述苯并咪唑季铵盐由5-叠氮-1H-苯并咪唑及卤代烷烃作为反应原料在催化剂Ⅰ作用下通过季铵化反应得到中间产物，该中间产物与丙炔醇在催化剂Ⅱ作用下通过点击反应制得；所述催化剂Ⅰ为Cs2CO3；所述5-叠氮-1H-苯并咪唑、催化剂Ⅰ及卤代烷烃的摩尔比为1：1.2：2；所述中间产物与丙炔醇的摩尔比为1:1；所述卤代烷烃的结构式为CH3(CH2)
m
X，其中m为2～14的整数，X为氯、溴或碘；所述5-叠氮-1H-苯并咪唑的结构式为所述丙炔醇的结构式为2.根据权利要求1所述的一种苯并咪唑季铵盐钢筋缓蚀剂，其特征在于，所述中间产物的结构式如下3.根据权利要求2所述的一种苯并咪唑季铵盐钢筋缓蚀剂，其特征在于，所述苯并咪唑季铵盐的结构式如下4.根据权利要求1所述的一种苯并咪唑季铵盐钢筋缓蚀剂，其特征在于，所述植物油选自橄榄油、豆油、菜籽油、棉籽油、米糠油、玉米油、葵花籽油、花生油、亚麻油、蓖麻油中的任意一种或一种以上的混合物。5.根据权利要求1所述的一种苯并咪唑季铵盐钢筋缓蚀剂，其特征在于，所述乳化剂选自吐温20，吐温40，吐温60，吐温80，司盘20，司盘40，司盘60，司盘80中任意一种或一种以上的混合物。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：马麒，刘建忠，蔡景顺，穆松，周霄骋，吴鹏程，谢德擎，江姜，
申请(专利权)人：江苏苏博特新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：