一种含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂及其制备方法

摘要

本发明提供了一种含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂及其制备方法：将有机羧酸和二乙烯三胺按照1∶0.1-2的摩尔比加入反应器，加入苯类溶剂后进行加热并于130-165℃反应，然后升温并于190-210℃环化反应，环化反应后冷却至80-110℃，冷却后滴加全氟烷基磺酰氟，保温反应，保温反应后滴加季铵化试剂，保温反应得含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂。该缓蚀剂外观为红褐色的粘稠状液体，与水任意比例混溶，闪点大于60℃，凝点小于-10℃，密度为0.86-0.99g/ml。本发明所述含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂具有与金属表面吸附好、并易形成金属表面憎油、不易脱落等优点，同时可降低有机介质如原油、成品油等对容器表面的摩擦力。

权利要求

1.一种含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

将有机羧酸和二乙烯三胺按照1:0.1-2的摩尔比加入反应器得反应物，向反应物中加入苯类溶剂，反应物与苯类溶剂的质量比为1：0.1-2，加入苯类溶剂后进行加热并于

130-165℃反应0.5-5h，然后升温并于190-210℃环化反应0.5-5h，环化反应后冷却至

80-110℃，冷却后滴加全氟烷基磺酰氟，全氟烷基磺酰氟与有机羧酸的摩尔比为1:0.1-2，滴加全氟烷基磺酰氟后保温反应0.5-5h，保温反应后滴加季铵化试剂，季铵化试剂与有机羧酸的摩尔比为1:0.1-2，滴加季铵化试剂后保温反应0.5-5h得含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂。

2.根据权利要求1所述一种含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂的制备方法，其特征在于：所述含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂用丙酮和甲苯的混合溶液重结晶后得到精制含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂，或者经过减压蒸馏分离未反应物和溶剂后得到精制含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂。

3.根据权利要求1所述一种含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂的制备方法，其特征在于：所述有机羧酸为饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸。

4.根据权利要求3所述一种含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂的制备方法，其特征在于：所述饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸为椰子油酸、十二烯酸、羊蜡酸、甲酸、乙酸、丙酸、丙烯酸、月桂酸、油酸或者硬脂酸。

5.根据权利要求1所述一种含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂的制备方法，其特征在于：所述苯类溶剂为甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯或者混合二甲苯。

6.根据权利要求1所述一种含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂的制备方法，其特征在于：所述全氟烷基磺酰氟为全氟丁基磺酰氟、全氟己基磺酰氟或者全氟辛基磺酰氟。

7.根据权利要求1所述一种含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂的制备方法，其特征在于：所述季铵化试剂为有机氯化物或硫酸二甲酯。

8.根据权利要求7所述一种含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂的制备方法，其特征在于：所述有机氯化物为氯化苄、叔丁基氯化物、氯乙酸或氯乙酸盐，所述叔丁基氯化物为1，1-2甲基氯乙烷，所述氯乙酸盐为氯乙酸钠。

9.根据权利要求1所述一种含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂的制备方法制备的含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂，其特征在于：该缓蚀剂为红褐色的液体，与水任意比例混溶，闪点大于

60℃，凝点小于-10℃，密度为0.86-0.99g/ml。

说明书

一种含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种咪唑啉缓蚀剂及其制备方法，具体涉及一种含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 近年来，咪唑啉类化合物是有机缓蚀剂中发展较快的一种，其分子结构含有氮五元杂环，其作用特点是：当金属与酸性溶液接触时，咪唑啉类化合物可以在金属表面形成单分子膜，改变氢离子的氧化还原电位，达到缓蚀的目的。

[0003] 目前，国内在咪唑啉缓蚀剂方面报道包括有：王建华、舒福昌等以二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺、油酸、氯化苄、氯乙酸、无水乙醇等为原料，合成系列咪唑啉衍生物缓蚀剂。朱驯、周秀芹等以环烷酸、二乙烯三胺、氯化苄为原料，合成了环烷基咪唑啉衍生物。虽然咪唑啉类化合物在防金属腐蚀方面有一定的作用，但是以上的各类咪唑啉类化合物的缓蚀效率、耐高温性、水溶性、憎水性等方面都存在一定的缺点，特别是针对高温腐蚀介质、流动介质对缓蚀率等方面有较大的不利影响，导致咪唑啉类缓蚀剂的推广应用受到影响。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于改善以上现有技术的不足，提供了一种具有较好的缓蚀率以及有机流动介质下保持一定的缓蚀效果的含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂及其制备方法。

[0005] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

[0006] 含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：

[0007] 将有机羧酸和二乙烯三胺按照1∶0.1-2的摩尔比加入反应器得反应物，向反应物中加入苯类溶剂，反应物与苯类溶剂的质量比为1∶0.1-2，加入苯类溶剂后进行加热并于130-165℃反应0.5-5h，然后升温并于190-210℃环化反应0.5-5h，环化反应后冷却至80-110℃，冷却后滴加全氟烷基磺酰氟，全氟烷基磺酰氟与有机羧酸的摩尔比为1∶0.1-2，滴加全氟烷基磺酰氟后保温反应0.5-5h，保温反应后滴加季铵化试剂，季铵化试剂与有机羧酸的摩尔比为1∶0.1-2，滴加季铵化试剂后保温反应0.5-5h得含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂。

[0008] 所述含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂用丙酮和甲苯的混合溶液重结晶后得到精制含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂，或者经过减压蒸馏分离未反应物和溶剂后得到精制含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂。

[0009] 所述有机羧酸为饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸。

[0010] 所述饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸为椰子油酸、十二烯酸、羊蜡酸、甲酸、乙酸、丙酸、丙烯酸、月桂酸、油酸或者硬脂酸。

[0011] 所述苯类溶剂为甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯或者混合二甲苯。

[0012] 所述全氟烷基磺酰氟为全氟丁基磺酰氟、全氟己基磺酰氟或者全氟辛基磺酰氟。

[0013] 所述季铵化试剂为有机氯化物或硫酸二甲酯。

[0014] 所述有机氯化物为氯化苄、叔丁基氯化物、氯乙酸或氯乙酸盐，所述叔丁基氯化物为1，1-2甲基氯乙烷，所述氯乙酸盐为氯乙酸钠。

[0015] 该缓蚀剂为红褐色的液体，与水任意比例混溶，闪点大于60℃，凝点小于-10℃，密度为0.86-0.99g/ml。

[0016] 该缓蚀剂在25℃下质量分数6％的盐酸水溶液中对碳钢的缓蚀率达到90％以上。

[0017] 本发明所制备的含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂通过含氟基团的原料引入使得咪唑啉缓蚀剂分子可大大降低油水腐蚀介质与金属表面的界面张力，季铵化后更容易吸附在金属表面，形成含氟的缓蚀剂吸附层，从而能有效阻止氢离子向金属表面的扩散和降低腐蚀介质(油或水)摩擦系数和流动阻力，因此，可用于原油输送、炼油厂等领域，具有与金属表面吸附好、并易形成金属表面憎油、不易脱落等优点，同时可降低有机介质如原油、成品油等对容器表面的摩擦力等特点，具有较好的缓蚀率以及有机流动介质下保持一定的缓蚀效果。

具体实施方式

[0018] 下面结合实施例对本发明做进一步说明。

[0019] 实施例1

[0020] 将有机羧酸和二乙烯三胺按照1∶0.1的摩尔比加入反应器得反应物，所述有机羧酸为饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸，所述饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸为油酸，向反应物中加入苯类溶剂，反应物与苯类溶剂的质量比为1∶0.1，所述苯类溶剂为二甲苯，加入苯类溶剂后进行加热并于130℃反应0.5h，然后升温并于190℃环化反应0.5h，环化反应后冷却至80℃，冷却后滴加全氟烷基磺酰氟，全氟烷基磺酰氟与有机羧酸的摩尔比为1∶0.1，所述全氟烷基磺酰氟为全氟丁基磺酰氟，滴加全氟烷基磺酰氟后保温反应0.5h，保温反应后滴加季铵化试剂，所述季铵化试剂为硫酸二甲酯，季铵化试剂与有机羧酸的摩尔比为1∶0.1，滴加季铵化试剂后保温反应0.5h得含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂。

[0021] 实施例2

[0022] 将有机羧酸和二乙烯三胺按照1∶2的摩尔比加入反应器得反应物，所述有机羧酸为饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸，所述饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸为硬脂酸，向反应物中加入苯类溶剂，反应物与苯类溶剂的质量比为1∶2，所述苯类溶剂为间二甲苯，加入苯类溶剂后进行加热并165℃反应5h，然后升温并于210℃环化反应5h，环化反应后冷却至110℃，冷却后滴加全氟烷基磺酰氟，全氟烷基磺酰氟与有机羧酸的摩尔比为1∶2，所述全氟烷基磺酰氟为全氟己基磺酰氟，滴加全氟烷基磺酰氟后保温反应5h，保温反应后滴加季铵化试剂，季铵化试剂与有机羧酸的摩尔比为1∶2，所述季铵化试剂为有机氯化物，所述有机氯化物为叔丁基氯化物，所述叔丁基氯化物为1，1-2甲基氯乙烷，滴加季铵化试剂后保温反应5h得含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂，所述含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂经过减压蒸馏分离未反应物和溶剂后得到精制含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂。

[0023] 实施例3

[0024] 将有机羧酸和二乙烯三胺按照1∶0.4的摩尔比加入反应器得反应物，所述有机羧酸为饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸，所述饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸为椰子油酸，向反应物中加入苯类溶剂，反应物与苯类溶剂的质量比为1∶0.4，所述苯类溶剂为对二甲苯，加入苯类溶剂后进行加热并于140℃反应1.5h，然后升温并于195℃环化反应1.5h，环化反应后冷却至85℃，冷却后滴加全氟烷基磺酰氟，全氟烷基磺酰氟与有机羧酸的摩尔比为1∶0.4，所述全氟烷基磺酰氟为全氟辛基磺酰氟，滴加全氟烷基磺酰氟后保温反应1.5h，保温反应后滴加季铵化试剂，季铵化试剂与有机羧酸的摩尔比为1∶0.4，所述季铵化试剂为有机氯化物，所述有机氯化物为氯乙酸，滴加季铵化试剂后保温反应1.5h得含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂。

[0025] 实施例4

[0026] 将有机羧酸和二乙烯三胺按照1∶0.8的摩尔比加入反应器得反应物，所述有机羧酸为饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸，所述饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸为油酸，向反应物中加入苯类溶剂，反应物与苯类溶剂的质量比为1∶0.8，所述苯类溶剂为邻二甲苯，加入苯类溶剂后进行加热并于150℃反应2.5h，然后升温并于200℃环化反应2.5h，环化反应后冷却至90℃，冷却后滴加全氟烷基磺酰氟，全氟烷基磺酰氟与有机羧酸的摩尔比为1∶0.8，所述全氟烷基磺酰氟为全氟丁基磺酰氟，滴加全氟烷基磺酰氟后保温反应2.5h，保温反应后滴加季铵化试剂，季铵化试剂与有机羧酸的摩尔比为1∶0.8，所述季铵化试剂为有机氯化物，所述有机氯化物为氯乙酸盐，所述氯乙酸盐为氯乙酸钠，滴加季铵化试剂后保温反应2.5h得含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂。

[0027] 实施例5

[0028] 将有机羧酸和二乙烯三胺按照1∶1.2的摩尔比加入反应器得反应物，所述有机羧酸为饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸，所述饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸为十二烯酸，向反应物中加入苯类溶剂，反应物与苯类溶剂的质量比为1∶1.2，所述苯类溶剂为混合二甲苯，加入苯类溶剂后进行加热并于160℃反应3.5h，然后升温并于205℃环化反应3.5h，环化反应后冷却至95℃，冷却后滴加全氟烷基磺酰氟，全氟烷基磺酰氟与有机羧酸的摩尔比为1∶1.2，所述全氟烷基磺酰氟为全氟己基磺酰氟，滴加全氟烷基磺酰氟后保温反应3.5h，保温反应后滴加季铵化试剂，季铵化试剂与有机羧酸的摩尔比为1∶1.2，所述季铵化试剂为硫酸二甲酯，滴加季铵化试剂后保温反应3.5h得含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂。

[0029] 实施例6

[0030] 将有机羧酸和二乙烯三胺按照1∶1.6的摩尔比加入反应器得反应物，所述有机羧酸为饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸，所述饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸为羊蜡酸，向反应物中加入苯类溶剂，反应物与苯类溶剂的质量比为1∶1.6，所述苯类溶剂为混合二甲苯，加入苯类溶剂后进行加热并于155℃反应4.5h，然后升温并于208℃环化反应4.5h，环化反应后冷却至100℃，冷却后滴加全氟烷基磺酰氟，全氟烷基磺酰氟与有机羧酸的摩尔比为1∶1.6，所述全氟烷基磺酰氟为全氟辛基磺酰氟，滴加全氟烷基磺酰氟后保温反应4.5h，保温反应后滴加季铵化试剂，季铵化试剂与有机羧酸的摩尔比为1∶1.6，所述季铵化试剂为硫酸二甲酯，滴加季铵化试剂后保温反应4.5h得含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂。

[0031] 实施例7

[0032] 将有机羧酸和二乙烯三胺按照1∶1.2的摩尔比加入反应器得反应物，所述有机羧酸为饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸，所述饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸为甲酸，向反应物中加入苯类溶剂，反应物与苯类溶剂的质量比为1∶1.6，所述苯类溶剂为甲苯，加入苯类溶剂后进行加热并于165℃反应0.5h，然后升温并于205℃环化反应1.5h，环化反应后冷却至100℃，冷却后滴加全氟烷基磺酰氟，全氟烷基磺酰氟与有机羧酸的摩尔比为1∶0.1，所述全氟烷基磺酰氟为全氟丁基磺酰氟，滴加全氟烷基磺酰氟后保温反应1.5h，保温反应后滴加季铵化试剂，季铵化试剂与有机羧酸的摩尔比为1∶0.8，所述季铵化试剂为有机氯化物，所述有机氯化物为氯化苄，滴加季铵化试剂后保温反应0.5h得含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂，所述含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂用丙酮和甲苯的混合溶液重结晶后得到精制含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂。

[0033] 实施例8

[0034] 将有机羧酸和二乙烯三胺按照1∶0.4的摩尔比加入反应器得反应物，所述有机羧酸为饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸，所述饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸为乙酸，向反应物中加入苯类溶剂，反应物与苯类溶剂的质量比为1∶0.8，所述苯类溶剂为间二甲苯，加入苯类溶剂后进行加热并于150℃反应3.5h，然后升温并于195℃环化反应5h，环化反应后冷却至110℃，冷却后滴加全氟烷基磺酰氟，全氟烷基磺酰氟与有机羧酸的摩尔比为1∶0.4，所述全氟烷基磺酰氟为全氟己基磺酰氟，滴加全氟烷基磺酰氟后保温反应0.5h，保温反应后滴加季铵化试剂，季铵化试剂与有机羧酸的摩尔比为1∶1.2，所述季铵化试剂为有机氯化物，所述有机氯化物为叔丁基氯化物，所述叔丁基氯化物为1，1-2甲基氯乙烷，滴加季铵化试剂后保温反应3.5h得含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂。

[0035] 实施例9

[0036] 将有机羧酸和二乙烯三胺按照1∶2的摩尔比加入反应器得反应物，所述有机羧酸为饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸，所述饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸为丙酸，向反应物中加入苯类溶剂，所述苯类溶剂为对二甲苯，反应物与苯类溶剂的质量比为1∶0.1，加入苯类溶剂后进行加热并于140℃反应1.5h，然后升温并于210℃环化反应3.5h，环化反应后冷却至90℃，冷却后滴加全氟烷基磺酰氟，全氟烷基磺酰氟与有机羧酸的摩尔比为1∶1.2，所述全氟烷基磺酰氟为全氟辛基磺酰氟，滴加全氟烷基磺酰氟后保温反应3.5h，保温反应后滴加季铵化试剂，季铵化试剂与有机羧酸的摩尔比为1∶1.6，所述季铵化试剂为有机氯化物，所述有机氯化物为氯乙酸，滴加季铵化试剂后保温反应1.5h得含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂。

[0037] 实施例10

[0038] 将有机羧酸和二乙烯三胺按照1∶1.6的摩尔比加入反应器得反应物，所述有机羧酸为饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸，所述饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸为丙烯酸，向反应物中加入苯类溶剂，反应物与苯类溶剂的质量比为1∶1.2，所述苯类溶剂为邻二甲苯，加入苯类溶剂后进行加热并于130℃反应4.5h，然后升温并于200℃环化反应0.5h，环化反应后冷却至85℃，冷却后滴加全氟烷基磺酰氟，全氟烷基磺酰氟与有机羧酸的摩尔比为1∶0.8，所述全氟烷基磺酰氟为全氟丁基磺酰氟，滴加全氟烷基磺酰氟后保温反应2.5h，保温反应后滴加季铵化试剂，季铵化试剂与有机羧酸的摩尔比为1∶0.1，所述季铵化试剂为有机氯化物，所述有机氯化物为氯乙酸盐，所述氯乙酸盐为氯乙酸钠，滴加季铵化试剂后保温反应5h得含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂。

[0039] 实施例11

[0040] 将有机羧酸和二乙烯三胺按照1∶1.5的摩尔比加入反应器得反应物，所述有机羧酸为饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸，所述饱和或不饱和C1-C22一元脂肪有机羧酸为月桂酸，向反应物中加入苯类溶剂，反应物与苯类溶剂的质量比为1∶1.5，所述苯类溶剂为混合二甲苯，加入苯类溶剂后进行加热并于155℃反应3h，然后升温并于195℃环化反应3h，环化反应后冷却至95℃，冷却后滴加全氟烷基磺酰氟，全氟烷基磺酰氟与有机羧酸的摩尔比为1∶1.5，所述全氟烷基磺酰氟为全氟己基磺酰氟，滴加全氟烷基磺酰氟后保温反应3h，保温反应后滴加季铵化试剂，季铵化试剂与有机羧酸的摩尔比为1∶1.5，所述季铵化试剂为硫酸二甲酯，滴加季铵化试剂后保温反应3h得含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂。

[0041] 上述方法制备的含氟阳离子咪唑啉缓蚀剂，该缓蚀剂外观为红褐色的粘稠状液体，与水任意比例混溶，闪点大于60℃，凝点小于-10℃，密度(20℃)为0.86-0.99g/ml。该缓蚀剂在25℃(室温)下质量分数6％的盐酸水溶液中对碳钢的缓蚀率达到90％以上。

[0042] 应用效果对比测试：

[0043] 用失重法研究，材料为Q235碳钢，测试前将试片经金相砂纸打磨抛光、去离子水洗涤、无水乙醇、丙酮脱脂后，室温下干燥备用。实验时将其分别悬挂浸入25℃和60℃，加(缓蚀剂加入量为200mg/L)或不加缓蚀剂的质量分数6％的HCl水溶液中，24h后取出，用软橡皮擦净表面腐蚀产物，用去离子水和丙酮清洗干燥至恒重，按常规的方法测定和计算缓蚀率。

[0044] 常温下将洁净Q235碳钢试样浸泡在含1g/L缓蚀剂的质量分数6％的盐酸水溶液中，24小时后取出，用去离子水和丙酮分别浸洗一次，烘箱60℃干燥，测其润湿角。

[0045] 实验各项指标对比结果如表1所示：由表1可以看出，本专利申请制备的含氟咪唑啉缓蚀剂在室温下(25℃)对试样(碳钢)的缓释率达到90％以上，缓蚀效果优于现有不含氟咪唑啉缓蚀剂，同时，本专利申请制备的含氟咪唑啉缓蚀剂显著降低了腐蚀介质与金属表面的摩擦，在有机流动介质下保持一定的缓蚀效果。

[0046] 表1

[0047]