一类吸附端含有多个氮原子的咪唑啉缓蚀剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于化工应用领域，具体涉及一类吸附端含有多个氮原子的咪唑啉缓蚀剂的制备方法及其应用。其制备方法是以丙烯酸与无水哌嗪反应制得1,4

【技术实现步骤摘要】
一类吸附端含有多个氮原子的咪唑啉缓蚀剂的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于化工应用领域，涉及一类水相用咪唑啉缓蚀剂的制备方法及其应用，具体涉及一类吸附端含有多个氮原子的咪唑啉缓蚀剂的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]金属材料的腐蚀几乎存在于工业生产和生活设施的所有领域中，给社会造成了巨大的损失和危害，甚至可能引发严重的安全生产事故。添加缓蚀剂防腐具有可操性强、经济效益高、见效快、整体保护等优点，已成为防止金属设备发生腐蚀的有效手段之一。咪唑啉类缓蚀剂具有绿色、无毒、缓蚀效果好等优点，从而受到了人们的持续关注。
[0003]早期咪唑啉缓蚀剂是由油酸等脂肪酸与二乙烯三胺制备的，但此类咪唑啉缓蚀剂存在吸附强度不高，易脱附等缺点。为了具有更多的吸附位点，能在金属表面形成致密且稳定的吸附膜，行业研究人员逐渐开发具有多个咪唑啉环的缓蚀剂。如专利CN108164465A采用月桂酸单环咪唑啉与1,3
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二溴丙烷合成含有双环咪唑啉的缓蚀剂；但此类缓蚀剂多为油溶性缓蚀剂，当用在水相体系中不好分散，缓蚀效果就很差。
[0004]为了提高水溶性，一般做成季铵盐型咪唑啉，目前市面常见的多为季铵盐型咪唑啉缓蚀剂。如专利CN111995578A以油酸与二乙烯三胺为原料得油酸咪唑啉，再与二氯乙烷进行N
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烷基化反应生成双子咪唑啉中间体，最后用氯乙酸为季铵化试剂制得一种双子咪唑啉季铵盐；CN103289671B以脂肪酸和多胺反应生成咪唑啉中间体，再经氯化苄季铵化，最后用二氯丁烷或二溴丁烷为连接剂制得双子咪唑啉基季铵盐。但此类季铵盐缓蚀剂含卤素氯离子，长时间使用会破坏金属氧化膜保护层，形成点蚀或坑蚀，反而在一定程度上对金属有腐蚀作用。且研究表明有机氯化物大多具有致癌、致畸、致突变效应，危害人体健康，因此被相关部门取缔，并要求在各类缓蚀剂中有机氯的含量不得大于3μg/g。
[0005]所以克服现有咪唑啉缓蚀剂或吸附差、或水溶性差、或含有卤离子的缺点，开发具有优异的缓蚀性能和吸附性能的非季胺型水溶性咪唑啉缓蚀剂，是行业需要解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一类吸附端含有多个氮原子的咪唑啉缓蚀剂的制备方法及其应用。该类缓蚀剂，具有如下结构：
[0007][0008]其中，R为10～20个C原子的直链烃基。
[0009]本专利技术的吸附端含有多个氮原子的咪唑啉缓蚀剂为非季铵盐型多吸附位点缓蚀
剂，可应用在含有CO2/H2S的高流速油气集输管线以及高流速的酸性采出水的处理过程。该缓蚀剂的特点是吸附端含有一个哌嗪环和两个咪唑啉环，具有多吸附位点，可以在吸附过程对金属表面达到最大程度的覆盖，形成更为致密稳定的保护膜，且在水溶液中分散性良好，能保持长效缓蚀。
[0010]本专利技术还提供了吸附端含有多个氮原子的咪唑啉缓蚀剂的制备方法，具体包括如下步骤：
[0011](1)无水哌嗪与丙烯酸反应得1,4
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双(2
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羧乙基)哌嗪；
[0012]其中，丙烯酸与无水哌嗪的摩尔比为2.5～2；
[0013]反应的溶剂可以是甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种的混合物。
[0014]丙烯酸与无水哌嗪原料优选摩尔比为2.1:1，溶剂优选乙醇。
[0015](2)1,4
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双(2
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羧乙基)哌嗪与二乙烯三胺经酰胺化、环化反应生成哌嗪双子咪唑啉；
[0016]其中，二乙烯三胺与1,4
‑
双(2
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羧乙基)哌嗪摩尔比为3～2；
[0017]加入携水剂促进反应进行，携水剂可以是苯、甲苯、二甲苯中的一种或几种的混合物；
[0018]反应温度为140～230℃，反应时间为6～12h。
[0019]二乙烯三胺与1,4
‑
双(2
‑
羧乙基)哌嗪优选摩尔比为2.5:1。
[0020]反应温度优选为160～210℃，反应时间优选为8～10h。
[0021]携水剂优选为二甲苯。
[0022](3)在缚酸剂的作用下，哌嗪双子咪唑啉与长链卤代烃经N
‑
烷基化反应制得吸附端含有多个氮原子的咪唑啉缓蚀剂。
[0023]其中，长链卤代烃包括：溴代十烷、溴代十二烷、溴代十四烷、溴代十六烷、氯代十烷、氯代十二烷、氯代十四烷、氯代十六烷；
[0024]长链卤代烃与哌嗪双子咪唑啉的摩尔比为1.5～1；
[0025]缚酸剂包括：三乙胺、吡啶、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾；
[0026]缚酸剂与长链卤代烃的摩尔比为1.3～1。
[0027]反应温度为60～100℃，反应时间为1～3h。
[0028]哌嗪双子咪唑啉和长链卤代烃的摩尔比优选为1.2:1。
[0029]缚酸剂优选为三乙胺。
[0030]缚酸剂与长链卤代烃的摩尔比优选为1.1:1。
[0031]反应温度优选为70～80℃。
[0032]有益效果：本专利技术提供了一类吸附端含有多个氮原子的咪唑啉缓蚀剂的制备方法及其应用。该缓蚀剂的特点是吸附端含有一个哌嗪环、两个咪唑啉环，具有多吸附位点，可以在吸附过程达到最大程度的表面覆盖，形成更为致密稳定的保护膜，且在水溶液中分散性良好，能保持长效缓蚀。该缓蚀剂可应用在含有CO2/H2S的高流速油气集输管线以及高流速的酸性采出水的处理过程。
附图说明
[0033]图1为1,4
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双(2
‑
羧乙基)哌嗪的红外谱图。
[0034]图2为吸附端含有多个氮原子的咪唑啉缓蚀剂
①
的红外谱图。
具体实施方式
[0035]以下结合具体实施例对本申请进行示例性说明和进一步理解，但实施例仅作为例子给出，不视为本专利技术的全部技术方案，不是对本专利技术总的技术方案的限定。凡具有相同或相似技术特征，简单改变或替换的，均属本专利技术保护范围。
[0036]实施例1
[0037]在配有温度计、机械搅拌的250mL四口烧瓶中加入无水哌嗪(0.1mol,8.61g)、乙醇50mL，室温下搅拌溶解，缓慢滴加丙烯酸(0.22mol,15.90g)。滴加完毕后，继续搅拌，有白色固体析出；直至白色固体不再增多，将得到的固液混合物进行抽滤，滤饼用乙醇洗涤3次，真空干燥得到产品1,4
‑
双(2
‑
羧乙基)哌嗪(红外谱图如附图1所示)，产率为99.13％。
[0038]附图1中3200～2500cm
‑1左右是羧基中的羟基的特征峰，1659cm
‑1是羰基的吸收峰，表明了1,4
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双(2
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羧乙基)哌嗪的合成。
[0039]取1,4
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双(2
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羧乙基)哌嗪(0.05mol,11.51g)和二乙烯三胺(0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一类吸附端含有多个氮原子的咪唑啉缓蚀剂，其特征在于，所述缓蚀剂具有如下结构通式：其中，R为10～20个C原子的直链烃基。2.一种根据权利要求1所述的吸附端含有多个氮原子的咪唑啉缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法步骤如下：(1)无水哌嗪与丙烯酸反应生成1,4
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双(2
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羧乙基)哌嗪；(2)1,4
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双(2
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羧乙基)哌嗪与二乙烯三胺经酰胺化、环化反应生成哌嗪双子咪唑啉；(3)在缚酸剂的作用下，哌嗪双子咪唑啉与长链卤代烃经N
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烷基化反应制得吸附端含有多个氮原子的咪唑啉缓蚀剂。3.根据权利要求2所述的吸附端含有多个氮原子的咪唑啉缓蚀剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)丙烯酸与无水哌嗪的摩尔比为2.5～2。4.根据权利要求2所述的吸附端含有多个氮原子的咪唑啉缓蚀剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)二乙烯三胺与1,4<...

【专利技术属性】
技术研发人员：林富荣，范媛媛，张志伟，汪媛，马骁，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：