咪唑基硫脲衍生物、缓蚀剂及其制备方法

文档序号:9659776阅读:1424来源:国知局
咪唑基硫脲衍生物、缓蚀剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属腐蚀防护领域,特别涉及一种咪唑基硫脲衍生物、缓蚀剂及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 在石油及天然气的开采过程中,由于金属集输管线中极易存在醋酸、H2S、C02或 者Cl'将会使金属集输管线或者相关金属设备腐蚀严重,严重影响石油及天然气的正常开 采。因此,有必要提供一种在上述腐蚀环境中抑制金属集输管线及金属设备腐蚀的缓蚀剂。
[0003] CN101050537A提供了一种抑制金属腐蚀的缓蚀剂及其制备方法,该缓蚀剂适用于 在氏5-〇)2_(:厂的腐蚀环境中对金属进行防腐。该缓蚀剂按重量百分比,由25-50%的含硫 咪唑啉衍生物、5-10的助剂、5-10%的表面活性剂和30-55%的溶剂油组成。其中,含硫咪 唑啉衍生物的结构通式为:
[0004]
[0005] 其中:?是带支链或不带支链,饱和或不饱和的C7_C17的烷基或烷烯基;n=p= 1-5 ;R2 是-C02H、-S03H、-P03H2、⑶2R5、-C0NH2 或-C0NHR5,其中R5 是含 1-8 个碳原子的烷基、 芳基、烷基芳基或环烷基;
[0006] 或者为:
[0007]
[0008] 其中:R3是带支链或不带支链的饱和或不饱和的C5_C23的烷基或烷烯基、羟基、巯 基或磷酸基;R4是多烯多胺、CfCi。的二醇或三醇;r6是-co2h、-so3h、-po3h2、⑶2r7、-conh2 或-CONHR7,其中R7是含1-8个碳原子的支链或直链烷基、芳基、烷基芳基或环烷基;r=q=2-10;n= 1-5 ;
[0009]其中,助剂是(^-(:3的烯醇;表面活性剂为乙氧基壬基酚、乙氧化胺、对甲苯磺酸或 十二烷基苯磺酸;溶剂油是柴油或煤油。
[0010] 发明人发现现有技术至少存在以下问题:
[0011] 现有技术提供的缓蚀剂不适用于在CH3C00H-H2S-C02-C厂的腐蚀环境中对金属进 行防腐。

【发明内容】

[0012] 本发明实施例所要解决的技术问题在于,提供了 一种适用于在 CH3C00H-H2S-C02-C1-的腐蚀环境中对金属进行防腐的咪唑基硫脲衍生物、缓蚀剂及其制 备方法。具体技术方案如下:
[0013] 第一方面,本发明实施例提供了一种咪唑基硫脲衍生物,所述咪唑基硫脲衍生物 的化学结构式为:
[0014]
[0015] 其中,R为含有6-20个碳原子的烷基、苯基或者烯基;η为0、1、2、3、4或5。
[0016] 第二方面,本发明实施例提供了一种缓蚀剂,包括以下重量百分比的成分:权利要 求1所述的咪唑基硫脲衍生物20-40%、助剂2-5%、余量为溶剂。
[0017] 具体地,作为优选,所述助剂为六次甲基四胺。
[0018] 具体地,所述溶剂为小分子醇。
[0019] 作为优选,所述小分子醇选自乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇中的至少一种。
[0020] 第三方面,本发明实施例提供了一种上述咪唑基硫脲衍生物的制备方法,包括: 在反应器中加入硫脲和有机胺,使所述硫脲和所述有机胺在150-170°c的温度下反应 1. 5-3. 5h,同时使用稀盐酸或者水来吸收反应过程中产生的尾气;然后向所述反应器中再 加入有机酸,继续在150_170°C的温度下反应1. 5-3. 5h,收集所述反应器中的产物,得到咪 唑基硫脲衍生物;
[0021] 其中,反应器中所加入的硫脲、有机胺和有机酸的物质的量相同。
[0022] 具体地,所述有机胺的化学式为NH2(CH2CH2NH)n+1CH2CH2NH2,其中,η为0、1、2、3、4或 5〇
[0023] 具体地,所述有机酸的化学式为R-C00H,其中R为含有6-20个碳原子的烷基、苯基 或者烯基。
[0024] 第四方面,本发明实施例提供了一种上述的缓蚀剂的制备方法,包括:按缓蚀剂中 各成分的配比,将咪唑基硫脲衍生物、助剂与溶剂混合,在45_65°C下搅拌均匀,得到缓蚀 剂。
[0025] 具体地,所述助剂为六次甲基四胺;所述溶剂选自乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁 醇中的至少一种。
[0026] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0027] 本发明实施例提供的具有上述结构的咪唑基硫脲衍生物,其能在 CH3C00H-H2S-C02-C1^的腐蚀环境中,作为抑制金属,尤其是L360碳钢材质金属的腐蚀的活 性成分,具有良好的防腐效果。
[0028] 进一步地,本发明实施例提供了一种包括该咪唑基硫脲衍生物、助剂和溶剂的 缓蚀剂,通过上述结构的咪唑基硫脲衍生物和助剂之间的协同复配作用,该缓蚀剂能够 在CH3C00H-H2S-C02-C厂体系中对金属,尤其是L360碳钢材质金属进行防腐,缓蚀率高达 95%,具有优异的金属防腐效果。
【具体实施方式】
[0029] 为使本发明的技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施方式作进一步地详 细描述。
[0030] 第一方面,本发明实施例提供了一种咪唑基硫脲衍生物,所述咪唑基硫脲衍生物 的结构式为:
[0031]
[0032] 其中,R为含有6-20个碳原子的烷基、苯基或者烯基;η为0、1、2、3、4或5。
[0033] 本发明实施例提供的具有上述结构的咪唑基硫脲衍生物,其能在 CH3C00H-H2S-C02-C1-的腐蚀环境中,作为抑制金属,尤其是L360碳钢材质金属的腐蚀的 活性成分,具有良好的防腐效果。
[0034] 可以理解的是,上述烷基不仅包括直链烷基还包括环烷基;上述苯基还包括烷基 苯基。
[0035] 第二方面,本发明实施例提供了一种缓蚀剂,包括以下重量百分比的成分:权利要 求1所述的咪唑基硫脲衍生物20-40%、助剂2-5%、余量为溶剂。
[0036] 进一步地,本发明实施例提供了上述咪唑基硫脲衍生物作为缓蚀剂活性成 分的应用,即本发明实施例提供了一种包括该咪唑基硫脲衍生物、助剂和溶剂的缓蚀 剂,通过上述配比的咪唑基硫脲衍生物和助剂之间的协同复配作用,该缓蚀剂能够在 CH3C00H-H2S-C02-C厂体系中对金属,尤其是L360碳钢材质金属进行防腐,缓蚀率高达 95%,具有优异的金属防腐效果。
[0037] 该缓蚀剂的所适用的腐蚀环境可以具体为3-5 %的NaCl腐蚀介质水中,醋酸含量 最高为0·lmol/L,H2S含量最高为1500mg/L,C02含量最高为300mg/L,温度为30-80°C,优 选 6(TC。
[0038] 通过使用助剂和咪唑基硫脲衍生物进行协同复配作用,提高所制备的缓蚀剂的防 腐效果。由于六次甲基四胺(乌洛托品)是酸液中钢的有效廉价缓蚀剂,其胺基上氮原子 的孤对电子与碳钢表面铁离子的空d轨道配位成键,产生化学吸附,进一步完善了主缓蚀 剂咪唑基硫脲衍生物吸附膜留下的孔隙,从而能进一步降低金属的腐蚀速度。所以本发明 实施例中,助剂优选为六次甲基四胺。
[0039] 为了使上述助剂和咪唑基硫脲衍生物能够形成均匀分散的溶液,提高缓蚀剂的防 腐效果,且降低缓蚀剂成本,本发明实施例使用小分子醇作为溶剂。具体地,该小分子醇选 自乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇中的至少一种。
[0040] 第三方面,本发明实施例提供了一种上述咪唑基硫脲衍生物的制备方法,包括:在 反应器中加入硫脲和有机胺,使硫脲和有机胺在150-170°c,优选在160°C的温度下反应 1. 5-3. 5h,优选2h,同时使用稀盐酸或者水来吸收反应过程中产生的尾气;然后向所述反 应器中再加入有机酸,继续在150_170°C,优选在160°C的温度下反应1. 5-3. 5h,优选2h,收 集所述反应器中的产物,得到咪唑基硫脲衍生物;其中,反应器中所加入的硫脲、有机胺和 有机酸的物质的量相同。
[0041] 在该咪唑基硫脲衍生物的制备方法中,硫脲和有机胺首先发生反应,脱去一份子 氨气生成胺基硫脲衍生物,然后再进一步脱去一份子氨气环化生成咪唑基硫脲。而咪唑基 硫脲通过与有机酸发生酰胺化反应生成咪唑基硫脲衍生物。为了使上述反应过程的描述更 加清楚,可通过如下化学反应方程式进行进一步的描述:
[0045] 具体地,上述有机胺的化学式为NH2(CH2CH2NH)n+1CH2CH2NH2,其中,η为0、1、2、3、4或 5。举例来说,上述有机胺可以为三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺等。
[0046] 上述有机酸的化学式为R-C00H,其中R为含有6-20个碳原子的烷基、苯基或者烯 基。举例来说,上述有机酸可以为正辛酸、月桂酸、油酸等。
[0047] 进一步地,通过对该方法中的反应温度和反应时间进行上述限定,目的是为了提 高反应速率及最终产物咪唑基硫脲衍生物的产率。
[0048] 第四方面,本发明实施例提供了一种上述的缓蚀剂的制备方法,包括:按缓蚀剂中 各成分的配比,将咪唑基硫脲衍生物、助
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