一种聚乙二醇咪唑啉缓蚀剂的制备方法与流程

本发明涉及精细化工助剂制备技术领域，特别涉及一种聚乙二醇咪唑啉缓蚀剂的制备方法。

背景技术：

金属腐蚀广泛存在于工业生产，日常生活中。在全球范围内，金属腐蚀不仅会给国家带来巨大的经济损失，同时由于金属腐蚀导致的设备破坏还会引发严重安全生产事故。在腐蚀介质中添加缓蚀剂是防止生产生活设备发生腐蚀的有效方式。因此，缓蚀剂是一类应用广泛的精细化工助剂产品。

这其中，咪唑啉缓蚀剂由于具有高的缓蚀效率，优异的热稳定性，较低的刺激性气味和毒性等优势，是应用最为广泛的一类缓蚀剂产品。但其存在着水溶性差的突出缺陷。由于金属腐蚀的界面发生在水相，水溶性差直接导致使用过程中缓蚀剂向水相的迁移速率低，一定程度上影响其缓蚀性能。此外，水溶性差还对产品运输和使用过程中带来不便。因此，开发水溶性咪唑啉类产品是未来咪唑啉类缓蚀剂发展的方向。

聚乙二醇(peg)是一类具有良好水溶性的聚合物，且其分子主链中具有大量氧杂原子。因此，将聚乙二醇通过共价键的形式引入到咪唑啉分子结构中，制备聚乙二醇咪唑啉缓蚀剂，不仅可提高咪唑啉类缓蚀剂的水溶性，同时通过peg链段中氧杂原子与金属表面的相互作用，可进一步提高缓蚀剂分子在金属表面的有效吸附，提升其缓蚀性能。因此，聚乙二醇咪唑啉类缓蚀剂具有广泛的应用前景。目前，工业生产中聚乙二醇咪唑啉缓蚀剂多采用环氧乙烷单体在咪唑啉存在条件下的开环聚合制备。环氧乙烷沸点较低(10.8℃)，室温下为气体，且属于有毒、致癌物。因此，生产过程复杂，反应体系需要密闭加压，环境污染大，危险系数高。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚乙二醇咪唑啉缓蚀剂的制备方法，具有简单易行、绿色环保、可实现规模生产的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种聚乙二醇咪唑啉缓蚀剂的制备方法，利用聚乙二醇二丙烯酸酯及氨基咪唑啉为基本原料。

一种聚乙二醇咪唑啉缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：在反应装置中分别加入计算量的聚乙二醇二丙烯酸酯和氨基咪唑啉；

步骤2：升温将聚乙二醇二丙烯酸酯及氨基咪唑啉熔融；

步骤3：在10-80℃下搅拌反应6-24小时；

步骤4：出料，降温即得聚乙二醇咪唑啉缓蚀剂产品。

所述的聚乙二醇二丙烯酸酯原料的分子量为200-10000g/mol；

所述的氨基咪唑啉为油酸氨基咪唑啉、月桂酸氨基咪唑啉、松香酸氨基咪唑啉和环烷酸氨基咪唑啉。

所述的聚乙二醇二丙烯酸酯与氨基咪唑啉的投料摩尔比为1:1-1:2。

本发明的有益效果：

(1)制备方法所涉及的原材料均为成熟市售产品，简单易得；

(2)发明所提出的合成方法所涉及的反应为氨基与双键的迈克尔加成反应，反应活性高，在较低温度下便可完成反应，减小生产能耗；同时，所涉及的原材料均具有较低的熔点，通过加热熔融反应(小于80摄氏度)，避免有机溶剂的使用，绿色环保。

附图说明

图1是本发明的实施例1反应式示意图。

图2是本发明的实施例2反应式示意图。

图3是本发明的实施例3反应式示意图。

图4是本发明的实施例4反应式示意图。

图5是本发明的实施例5反应式示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

利用聚乙二醇二丙烯酸酯与油酸氨基咪唑啉在投料摩尔比为1:2条件下反应，制备聚乙二醇油酸咪唑啉。反应式如图1所示。

制备步骤如下：

步骤1：在反应装置中分别加入100g分子量为200g/mol的聚乙二醇二丙烯酸酯和349g油酸氨基咪唑啉；

步骤2：升温至25℃使聚乙二醇二丙烯酸酯及氨基咪唑啉熔融；

步骤3：在25℃下搅拌反应6小时；

步骤4：出料，降温即得聚乙二醇油酸咪唑啉缓蚀剂产品。

实施例2

利用聚乙二醇二丙烯酸酯与油酸氨基咪唑啉在投料摩尔比为1:1条件下反应，制备聚乙二醇油酸咪唑啉。反应式如图2所示。

制备步骤如下：

步骤1：在反应装置中分别加入100g分子量为600g/mol的聚乙二醇二丙烯酸酯和58g油酸氨基咪唑啉；

步骤2：升温至40℃使聚乙二醇二丙烯酸酯及氨基咪唑啉熔融；

步骤3：在40℃下搅拌反应6小时；

步骤4：出料，降温即得聚乙二醇油酸咪唑啉缓蚀剂产品。

实施例3

利用聚乙二醇二丙烯酸酯与月桂酸氨基咪唑啉在投料摩尔比为1:2条件下反应，制备聚乙二醇月桂酸咪唑啉。反应式如图3所示。

制备步骤如下：

步骤1：在反应装置中分别加入100g分子量为1000g/mol的聚乙二醇二丙烯酸酯和50.6g月桂酸氨基咪唑啉；

步骤2：升温至60℃使聚乙二醇二丙烯酸酯及氨基咪唑啉熔融；

步骤3：在60℃下搅拌反应24小时；

步骤4：出料，降温即得聚乙二醇月桂酸咪唑啉缓蚀剂产品。

实施例4

利用聚乙二醇二丙烯酸酯与环烷酸氨基咪唑啉在投料摩尔比为1:2条件下反应，制备聚乙二醇环烷酸咪唑啉。反应式如图4所示。

制备步骤如下：

步骤1：在反应装置中分别加入100g分子量为600g/mol的聚乙二醇二丙烯酸酯和79g环烷酸氨基咪唑啉；

步骤2：升温至40℃使聚乙二醇二丙烯酸酯及氨基咪唑啉熔融；

步骤3：在40℃下搅拌反应24小时；

步骤4：出料，降温即得聚乙二醇环烷酸咪唑啉缓蚀剂产品。

实施例5

利用聚乙二醇二丙烯酸酯与松香酸氨基咪唑啉在投料摩尔比为1:2条件下反应，制备聚乙二醇松香酸咪唑啉。反应式如图5所示。

制备步骤如下：

步骤1：在反应装置中分别加入100g分子量为600g/mol的聚乙二醇二丙烯酸酯和123g松香酸氨基咪唑啉；

步骤2：升温至80℃使聚乙二醇二丙烯酸酯及氨基咪唑啉熔融；

步骤3：在80℃下搅拌反应24小时；

步骤4：出料，降温即得聚乙二醇松香酸咪唑啉缓蚀剂产品。

探索简便易行的聚乙二醇咪唑啉制备技术也成为该领域研究的热点。这其中，寻找具有反应活性的聚乙二醇衍生物成为突破这一问题的关键。聚乙二醇二丙烯酸酯是一类成熟大宗市售产品，其广泛应用于粘合剂、涂料、油墨等领域。其端部双键具有非常高的化学反应活性，可在温和条件下与氨基发生迈克尔加成反应。因此，利用聚乙二醇二丙烯酸酯与氨基咪唑啉的迈克尔加成反应，可通过化学键的形式将聚乙二醇链段引入咪唑啉结构中，得到聚乙二醇咪唑啉产品。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种制备聚乙二醇咪唑啉缓蚀剂的新方法，属于精细化工助剂产品的制备领域。此方法的特点是利用聚乙二醇二丙烯酸酯结构中的端基双键与氨基咪唑啉结构中氨基的迈克尔加成反应制备聚乙二醇咪唑啉缓蚀剂。此方法所包含的制备步骤是：首先，通过加热使原料熔融；之后，在特定温度下反应；最后，出料、降温后即得产品。由于迈克尔加成反应效率高，因此本发明所提出的制备技术反应条件温和，反应温度低，生产能耗小。同时，本发明所提出的制备技术中反应物在熔融状态下进行反应，避免了有机溶剂的使用，具有绿色环保的特性。

技术研发人员：张万斌;张光华;罗杰
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：2019.03.12
技术公布日：2019.06.21