一种聚乙烯基三氮唑化合物及其制备方法与流程

本发明属于精细化工领域，涉及一种油田化学品，具体涉及一种聚乙烯基三氮唑化合物及其制备方法。

背景技术：
随着石油钻井工艺的发展和采油技术的进步，大量深井、超深井和极深井被投入开发，这使得石油采集难度加大。酸化是油田开采过程中常使用的一种增产措施之一，其原理是利用酸液对岩石胶结物或地层空隙裂缝内堵塞物进行溶解和溶蚀；但是把酸液注入地层和采集石油的过程中会对地面管道和井筒壁产生不同程度的腐蚀，有时甚至会导致设备管道破裂发生突发性事件，造成巨大经济损失和环境污染。因此防止设备的腐蚀和对设备保护是油田开采过程中不可缺少的环节，而添加缓蚀剂是一种最简便经济有效的方法。有机缓蚀剂主要是由含有杂原子或不饱和键的化合物，其能与金属原子空d轨道成键，从而吸附成膜；以改变H+的氧化还原电位或络合溶液中的某些氧化剂，以降低其电极电位来达到缓蚀的目的；但是目前常用的缓蚀剂大多是小分子还合物，如咪唑啉、曼尼希碱类等，其在金属表面的成膜性能差。

技术实现要素：
为克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种聚乙烯基三氮唑化合物及其制备方法，该方法制备的产品具有结构稳定、酸溶性强、抗温抗酸碱性能好、缓蚀效果强等优点，并且路线短、易合成、产率高。为了实现上述目的，本发明是通过下述技术方案来实现：一种聚乙烯基三氮唑化合物，该化合物结构如下：其中，m＝20～50。一种聚乙烯基三氮唑化合物的制备方法，包括以下步骤：步骤1)：向反应器内加入丙烯酸羟乙酯的丙酮溶液，调节pH值为3～6，然后在0℃～50℃温度下，向反应器中逐滴滴加环氧氯丙烷，滴毕升温至70℃～100℃反应0.5h～2h，得到1-氯-2-羟基-丙基-丙烯酸乙酯醚；其中，丙烯酸羟乙酯的丙酮溶液中的丙烯酸羟乙酯与环氧氯丙烷物质的量比为1：(1～2)；步骤2)：将1-氯-2-羟基-丙基-丙烯酸乙酯醚的DMF溶液滴入装有1,2,4-三氮唑和无机碱的反应体系中，在60℃～90℃下恒温反应7h～10h，减压蒸馏除去DMF，再加入去离子水、引发剂、链转移剂和螯合剂，在持续通N2下，引发聚合反应2～5h，然后冷却至室温，得到聚乙烯基三氮唑化合物；其中，1-氯-2-羟基-丙基-丙烯酸乙酯醚的DMF溶液的质量分数为35％～55％，1-氯-2-羟基-丙基-丙烯酸乙酯醚与1,2,4-三氮唑的物质的量比为1：(1～3)；1,2,4-三氮唑与无机碱的物质的量比为1：(0.5～1.5)，所加去离子水的体积是DMF体积的1～3倍；引发剂的质量为去离子水质量的0.1％～1.0％，链转移剂的质量为去离子水质量的0.1％～2％，螯合剂的质量为去离子水质量的0.1％～0.2％。所述丙烯酸羟乙酯的丙酮溶液的质量分数为30％～50％。调节pH值采用盐酸进行调节的。所述盐酸的质量分数为15％～25％。滴加的时间为0.5h～2.5h。所述无机碱为碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠。所用引发剂为溴酸钾、亚硫酸钾、过硫酸钾或过硫酸钠。所用链转移剂为异丙醇或甲酸钠。所用螯合剂为乙二胺四乙酸、乙酰丙酮或焦磷酸钠。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明是通过环醚的开环反应、亲核取代反应，聚合反应制得高分子聚乙烯基型缓蚀剂，该类缓蚀剂是以N和O原子为活性中心的缓蚀剂分子，其中杂原子上的孤对电子可以以配位键的形式与金属离子络合形成聚合物，且能与金属原子结合，以吸附膜的形式覆盖在设备表面起到缓蚀作用，尤其是1,2,4-三氮唑中含有大π键和N、O、C＝N双键原子使其具有很好的缓蚀性，并且是耐碱性大大提高。本发明的聚乙烯基三氮唑化合物经测试表明，该缓蚀剂具有很好的缓释效果；此类型缓蚀在酸性溶液中能形成大量氢键，而使聚合物带正电，支链之间排斥易于铺展，有助于吸附膜的形成，固酸溶性较强。此缓蚀剂的热稳定性好，且能在80-90℃下，表现出良好的缓蚀性能，既能在金属表面形成很好的有机保护膜。而一般的小分子缓蚀剂较聚合物的铺展能力差，所以缓蚀效率较高分子缓蚀剂差。通过静态挂片失重法实验表明：在80℃下，质量分数为20％的盐酸溶液中腐蚀24h，投加本发明所制备的缓蚀剂量为盐酸溶液质量的0.9％，常压条件下对N80钢的缓蚀率达96.2％，可见具有较高的缓释率，所以该化合物作为酸性介质的缓蚀剂具有良好的开发和应用价值。本发明聚乙烯基三氮唑化合物为一种富含电子的高分子聚合物，在酸性溶液中能够形成大量氢键而带正电，由于排斥作用使其的伸展性增强，能够在金属表面形成致密的吸附膜缓蚀性能大大提高。附图说明图1为本发明制备的聚乙烯基三氮唑化合物合成路线图；图2为实施例1的聚乙烯基三氮唑化合物的红外光谱图；图3为实施例1的缓蚀剂在不同投加量下的极化曲线图；图4为不加缓蚀剂(实施例1制备的)条件下的N80钢的形貌图；图5为加入质量分数为0.5％缓蚀剂(实施例1制备)条件下的N80钢的形貌图；图6为加入质量分数为0.9％缓蚀剂(实施例1制备)条件下的N80钢的形貌图；图7为加入质量分数为1.2％缓蚀剂(实施例1制备)条件下的N80钢的形貌图；图8为聚合物缓蚀剂(实施例1制备)TGC图。具体实施方式下面结合附图对本发明进行详细描述。本发明的聚乙烯基三氮唑化合物的分子结构式如下：m＝20～50；本发明实施例1-5中m值根据引发剂的量，均在20～50之间。参见图1，本发明聚乙烯基三氮唑化合物的制备方法包括环醚开环反应、亲核取代反应及聚合反应等，具体步骤如下：步骤1)：在装有恒压漏斗、搅拌器、回流冷凝管的三口烧瓶内，加入丙烯酸羟乙酯的丙酮溶液，充分搅拌，并用盐酸调节pH值为3～6，然后在0℃～50℃温度下，向烧瓶中缓慢滴加环氧氯丙烷且滴加时间为0.5h～2.5h，滴毕后升温至70℃～100℃反应0.5h～2h；然后，将反应混合物冷却至室温，用水洗涤合并有...