一种聚合咪唑啉缓蚀剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种聚合咪挫嘟缓蚀剂及其制备方法。该缓蚀剂特别适合用于油田注 水系统、油田生产水系统、油田酸化作业系统的腐蚀防护。
【背景技术】
[0002] 油气田的平台、导管架、管道等设施发生腐蚀的现象非常普遍，据统计，石油行业 每年因腐蚀造成的损失占其产值的3~6%，可见腐蚀危害的严重性。添加缓蚀剂是油气开 采、集输环节减轻或避免管道内部腐蚀的一种常规而且有效的手段。国内自上世纪80年代 开始缓蚀剂的科学研究和产品开发，目前已经有几十家不同规模的缓蚀剂生产商，市场上 成熟的产品也已成百上千。运些产品的缓蚀机理大部分是吸附成膜，即缓蚀剂分子在金属 表面发生吸附后成膜起到覆盖作用，减缓或避免析氨等腐蚀电化学反应发生。它们在常见 的油田工况条件下大多能产生较好的防腐效果，但遇到一些恶劣工况时，比如高流速(5m/s W上）、酸化作业、高溫高压等，缓蚀剂产品的缓蚀性能便会大打折扣，主要原因在于恶劣条 件下缓蚀剂分子解吸附速度明显加快，从而不能有效保护金属表面。
[0003] 目前国内外仍有大量科研工作者研究各种新结构的缓蚀剂用作恶劣条件下腐蚀 问题的解决方案，比如，在一个缓蚀剂分子中引入两个咪挫嘟基团形成所谓的双咪挫嘟、在 主体咪挫嘟、席夫碱等结构中引入不同疏水链等，在配方优化的前提下，运些方法能够提高 产品的缓蚀效果，但提高的幅度有限；设计并研制更高效的缓蚀剂是众多研究学者一直追 求的目标。公开文献资料中所有咪挫嘟类缓蚀剂分子结构均为1~2个咪挫嘟环，而聚合物 类缓蚀剂大多为传统亲水性聚合物。与运些常规缓蚀剂结构不同，聚合咪挫嘟类缓蚀剂每 个高分子链上含有3个W上的咪挫嘟基团，能够增强产品在金属表面的吸附能力，从而提高 缓蚀性能。中国专利公开CN103469211A《一种聚合型咪挫嘟缓蚀剂及其制备方法》描述了采 用丙締酸低聚物与有机多胺反应生成聚合咪挫嘟的方法，所得到的聚合咪挫嘟缓蚀剂具有 较好的缓蚀效率；中国专利公开CN104762625A《一类聚合型咪挫嘟缓蚀剂及其制备方法》采 用二元簇酸与多元胺反应生成聚合咪挫嘟，大量的咪挫嘟基团在聚合物主链上。运些缓蚀 剂的防腐蚀性能仍不能满足苛刻腐蚀环境的要求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是:提供一种可提高缓蚀剂防腐蚀性能的聚合咪挫嘟缓蚀剂。
[0005] 实现本发明目的的技术方案是:一种聚合咪挫嘟缓蚀剂，其特征在于，该缓蚀剂是 由苯乙締-马来酸酢共聚物与脂肪醇进行醋化反应生成马来酸酢半醋化产物，然后利用剩 余的簇基与多胺反应得到的，在所有反应物总质量中，苯乙締-马来酸酢共聚物占20%~ 50%，脂肪醇占10%~40%，多胺占2%~20%，催化剂占0.001 %~0.5%，下酬占15%~ 80%，上述所有反应物之和为100 %。
[0006] 上述聚合咪挫嘟缓蚀剂的分子结构式如下：
[0007]
[000引 式中；
[0009] x = 5~800，y = 5~800，z = 5~800，且z<y;
[0010] n = 4 ~18;
[001" R为H，-CH2C册H，-(C2H4)i(NH2)巧，其中i = l~6，j = i+l。
[0012] 上述聚合咪挫嘟缓蚀剂中，所述苯乙締-马来酸酢共聚物，是指由苯乙締和马来酸 酢两种单体通过自由基聚合得到的共聚物，苯乙締与马来酸酢的摩尔比为1:1~3:1，该共 聚物通过凝胶渗透色谱测得的数均分子量为1000~lOOOOOg/mol，分子量分布系数为1.1~ 3.0,酸值为 100~400mg KOH/g。
[0013] 上述聚合咪挫嘟缓蚀剂中，所述脂肪醇为正下醇、正戊醇、正辛醇、异辛醇、月桂 醇、十四醇、十六醇、十八醇中的一种或多种。
[0014] 上述聚合咪挫嘟缓蚀剂中，所述的多胺为乙二胺、径乙基乙二胺、二乙締 Ξ胺、Ξ 乙締四胺、四乙締五胺、五乙締六胺、六乙締屯胺中的一种或多种;所述催化剂为对甲苯横 酸、二甲氨基化晚、二下基二月桂酸锡中的一种。
[0015] 本发明的另一目的是:提供一种可提高缓蚀剂防腐性能的聚合咪挫嘟缓蚀剂的制 备方法，简单易操作，产品质量稳定。
[0016] 实现本发明另一目的的技术方案是:一种上述的聚合咪挫嘟缓蚀剂的制备方法， 其特征在于，具体制备步骤如下：
[0017] (1)在反应蓋中加入下酬、苯乙締-马来酸酢共聚物，加热至苯乙締-马来酸酢共聚 物溶解，升溫至85°c，再加入脂肪醇和催化剂，恒溫在85°C反应2小时后，加入多胺，继续反 应1小时；
[0018] (2)从步骤（1)得到的物料中蒸出下酬后，将溫度控制为150°C并反应1小时，再继 续升溫至200°C并反应1小时后，降溫出料，即为聚合咪挫嘟缓蚀剂。
[0019] 上述聚合咪挫嘟缓蚀剂制备方法中，所述苯乙締-马来酸酢共聚物，是指由苯乙締 和马来酸酢两种单体通过自由基聚合得到的共聚物，苯乙締与马来酸酢的摩尔比为1:1~ 3:1，该共聚物通过凝胶渗透色谱测得的数均分子量为1000~lOOOOOg/mol，分子量分布系 数为1.1~3.0,酸值为100~400mg KOH/g。
[0020] 上述聚合咪挫嘟缓蚀剂制备方法中，所述脂肪醇为正下醇、正戊醇、正辛醇、异辛 醇、月桂醇、十四醇、十六醇、十八醇中的一种或多种。
[0021] 上述聚合咪挫嘟缓蚀剂制备方法中，所述多胺为乙二胺、径乙基乙二胺、二乙締 Ξ 胺、Ξ乙締四胺、四乙締五胺、五乙締六胺、六乙締屯胺中的一种或多种。
[0022] 上述聚合咪挫嘟缓蚀剂制备方法中，所述催化剂为对甲苯横酸、二甲氨基化晚、二 下基二月桂酸锡中的一种。
[0023] 本发明的技术效果是：
[0024] 1、本发明技术方案的聚合咪挫嘟缓蚀剂的优点是：
[0025] (1)本发明的缓蚀剂是W苯乙締-马来酸酢共聚物为原料，通过与脂肪醇醋化后再 与多胺发生成环反应制得的。由于W苯乙締-马来酸酢共聚物为原料，它可W提供大量的酸 酢基团，使所得缓蚀剂分子的侧链同时接枝了大量咪挫嘟基团和疏水长烷基链，同时，在主 链上还有苯乙締基团，本发明运种结构的缓蚀剂对碳钢表面的吸附力远强于现有咪挫嘟基 团位于主链上的缓蚀剂，运样大大提高了缓蚀性能，进而提高了缓蚀剂的防腐蚀效果；
[0026] (2) W苯乙締-马来酸酢共聚物为原料制得的缓蚀剂属于聚合物型，因此有利于缓 蚀剂在碳钢表面的成膜，也有利于缓蚀剂的防腐蚀效果；
[0027] 本发明的聚合咪挫嘟缓蚀剂在强酸性条件下仍具有优秀的缓蚀性能，完全符合行 业标准中的一级产品性能要求(见表1)。
[0028] 2、本发明技术方案制备聚合咪挫嘟缓蚀剂的方法便于操作。另外，由于使用的苯 乙締-马来酸酢共聚物具有大量的酸酢基团，故具有与脂肪醇发生醋化反应W及与多胺反 应迅速、转化率高的优点，可同时在缓蚀剂分子侧链上引入疏水长烷基链，提高了生产效 率。
【具体实施方式】
[0029] W下结合实施例对本发明做进一步描述，但不局限于此。
[0030] 实施例所用原材料除另有说明外均为市售工业用品，可通过商业渠道购得。
[0031] 本发明的聚合咪挫嘟缓蚀剂是由苯乙締-马来酸酢共聚物与脂肪醇进行醋化反应 生成马来酸酢半醋化产物，然后利用剩余的簇基与多胺反应得到的，在所有反应物总质量 中，苯乙締-马来酸酢共聚物占20%~50%，脂肪醇占10%~40%，多胺占2%~20%，催化 剂占0.001 %~0.5%，下酬占15%~80%，上述所有反应物之和为100%。
[0032] 制备本发明的聚合咪挫嘟缓蚀剂所设及的化学反应式如下：
[0033]
[0034] 式中；
[0035] x = 5~800，y = 5~800，z = 5~800，且z<y;
[0036] n = 4 ~18;
[0037] R为H，-CH2C册H，-(C2H4)i(NH2)jH，其中i = l~6，j = i+l。
[0038] 实施例1制备聚合咪挫嘟缓蚀剂1
[0039] 具体制备步骤如下：
[0040] (1)在500ml反应蓋中加入120g(占28.82%)下酬、lOlg(占24.26%)苯乙締-马来 酸酢共聚物，加热至60°C并揽拌使苯乙締-马来酸酢共聚物溶解，升溫至85°C，再加入