一种混合脂肪基双(咪唑啉季铵盐)及其制备方法与应用
【专利摘要】本发明属于精细有机化工领域，尤其涉及一种混合脂肪基双(咪唑啉季铵盐)及其制备方法与应用。本发明提供了一种混合脂肪基双(咪唑啉季铵盐)的结构，本发明还提供了上述混合脂肪基双(咪唑啉季铵盐)的制备方法及应用。在咪唑啉分子中引入了混合脂肪基和季铵基之后，即增加了保护膜的疏水性，减小了金属腐蚀速率，又增加了缓蚀剂的水溶性。经实验测定可得，本发明提供的技术方案中所涉及的缓蚀剂，缓蚀效果明显优于现有缓蚀剂，具有良好的水溶性。解决了现有技术中，缓蚀剂存在着缓蚀效果差以及水溶性差的技术缺陷。而且，本发明所使用的原料为地沟油，在降低生产成本的同时，还具有保护环境的优点。
【专利说明】
-种混合脂肪基双(咪性嘟季读盐)及其制备方法与应用
技术领域
[0001] 本发明属于精细有机化工领域，尤其设及一种混合脂肪基双(咪挫嘟季锭盐)及其 制备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 在油气井开采和工业热力设备酸洗过程中，为了防止酸液对油管、套管W及锅炉 等设备的腐蚀，在酸液中添加缓蚀剂是必不可少的防腐措施，近年来，咪挫嘟类缓蚀剂在油 田管路防腐和酸洗工业中应用尤为广泛。
[0003] 目前，咪挫嘟的合成主要是W有机簇酸与乙二胺或取代乙二胺为原料，采用阶梯 升溫技术，通过酷胺化和环化脱水制备而得。现有技术的具体制备方法为：WC7~C20的脂 肪酸、径乙基乙二胺或二乙締 Ξ胺为原料，加入带水剂和催化剂进行酷化、环合反应合成了 一种径(胺）乙基烷基咪挫嘟表面活性剂；或W正长链烷基二元簇酸与径乙基乙二胺为原 料，先制得正长链烷基二元簇酸二酷胺，在催化剂和较高溫度下，再环化制得正长链烷基二 咪挫嘟，然后再经棚酸醋化合成了正长链烷基二咪挫嘟棚酸醋。然而，此类制备方法得到的 缓蚀剂，依然存在着缓蚀效果差的技术缺陷。
[0004] 因此，研发出及一种混合脂肪基双（咪挫嘟季锭盐)及其制备方法与应用，用于解 决现有技术中，缓蚀剂存在着缓蚀效果差技术缺陷，成为了本领域技术人员亟待解决的问 题。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明提供了一种混合脂肪基双（咪挫嘟季锭盐）及其制备方法与应 用，用于解决现有技术中，缓蚀剂存在着缓蚀效果差的技术缺陷。
[0006] 本发明提供了一种混合脂肪基双(咪挫嘟季锭盐），所述双(咪挫嘟季锭盐)的化学 结构式为：
[0007] 其中，R为混合脂肪基，Ri选自Η，CH2C出和CH2C6也中的任意一种，Z为-CH = CH-或
[000引本发明还提供了一种混合脂肪基双（咪挫嘟季锭盐）的制备方法，所述制备方法 为:步骤一、将地沟油水解，得混合脂肪酸，所得混合脂肪酸为第一产物;步骤二、第一产物 与乙二胺或N-取代乙二胺发生酷胺化-环化脱水反应，生成第二产物;步骤Ξ、所述第二产 物冷却后，通入二漠代控，发生季锭化反应，得产品。
[0009] 优选地，所述第一产物与乙二胺或N-取代乙二胺的质量比为1:(0.22~0.38)。
[0010] 优选地，所述酷胺化-环化脱水反应在氮气保护下进行。
[0011] 优选地，所述酷胺化-环化脱水反应分Ξ阶段进行：阶段一、所述第一产物与乙二 胺或N-取代乙二胺发生酷胺化反应，W二甲苯为溶剂，反应过程中即时蒸出酷胺化反应产 生的水;阶段二、所述阶段一结束后，升溫蒸出所述溶剂;阶段Ξ、所述阶段二结束后，发生 环化反应，减压蒸馈至没有液体产生，得第二产物。
[0012] 优选地，所述酷胺化反应的时间为4~化，所述酷胺化反应的溫度为130~140°C。
[0013] 优选地，所述阶段二的反应时间为4~化，所述阶段二的反应溫度为170~180°C。
[0014] 优选地，所述环化反应的时间为化，所述环化反应的溫度为210~220°C;阶段Ξ所 述的减压蒸馈的条件为20~25mmHg。
[0015] 优选地，所述冷却的溫度为60°C，所述二漠代控与所述第一产物的质量比为1: (0.393~0.485)，所述季锭化反应的反应时间为化，所述季锭化反应的反应溫度为60~70 Γ。
[0016] 本发明还提供了一种上述的混合脂肪基双（咪挫嘟季锭盐)或上述的制备方法得 到的产品在缓蚀剂中的应用。
[0017] 综上所述，本发明提供了一种混合脂肪基双(咪挫嘟季锭盐）的结构，本发明还提 供了上述混合脂肪基双(咪挫嘟季锭盐）的制备方法及应用。在咪挫嘟分子中引入了混合脂 肪基和季锭基之后，即增加了保护膜的疏水性，减小了金属腐蚀速率，又增加了缓蚀剂的水 溶性。经实验测定可得，本发明提供的技术方案中所设及的缓蚀剂，缓蚀效果明显优于现有 缓蚀剂。解决了现有技术中，缓蚀剂存在着缓蚀效果差W及水溶性差的技术缺陷。而且，本 发明所使用的原料为地沟油，在降低生产成本的同时，还具有保护环境的优点。
【具体实施方式】
[0018] 本发明提供了一种混合脂肪基双(咪挫嘟季锭盐)及其制备方法与应用，用于解决 现有技术中，缓蚀剂存在着缓蚀效果差的技术缺陷。
[0019] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范 围。
[0020] 为了更详细说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种混合脂肪基双(咪 挫嘟季锭盐)及其制备方法与应用，进行具体地描述。
[0021] 实施例1
[0022] 本实施例为制备1,4-二（2/-混合脂肪基-1/-咪挫嘟季锭基)-2-下締缓蚀剂的具 体实施例。
[0023] 本实施例的反应原理的化学反应式为：
[0024]
[0025] 将地沟油水解得混合脂肪酸，备用。
[00%]在配有分水器、溫度计、冷凝管和揽拌装置的Ξ口烧瓶中，加入27.?混合脂肪酸、 6. Ig乙二胺和40ml二甲苯，通入氮气保护，反应中不断用分水器从体系中分离出副产物水， 缓慢加热至140°C，反应3.5~4.化。当收集水量接近理论产水量时，再升溫至170~180°C蒸 出溶剂，加热回流4~5小时。继续在210~220°C环化反应化后，在20~25mmHg减压下蒸馈， 直到没有液体流出为止。
[0027] 将反应体系冷却至60°C，向混合物中加入10.7gl ,4-二漠-2-下締，混合物升溫至 60~70°C，揽拌反应Ih后，减压蒸馈，得到水溶性1,4-二（2^-混合脂肪基-!/-咪挫嘟季锭 基)-2-下締缓蚀剂，即为产品1。收得产品1共计32.4g。
[0028] 实施例2
[0029] 本实施例为制备对-二(混合脂肪基-1/-咪挫嘟乙基季锭基亚甲基)苯缓蚀剂的具 体实施例。
[0030] 本实施例的反应原理的化学反应式为：
[0031]
[0032] 将地沟油水解得混合脂肪酸，备用。
[0033] 在配有分水器、溫度计、冷凝管和揽拌装置的Ξ口烧瓶中，加入27.?混合脂肪酸、 9.02gN-乙基乙二胺和40ml二甲苯，通入氮气，反应中不断用分水器从体系中分离出副产物 水，缓慢加热至140°C，反应3.5~4.化。当收集水量接近理论产水量时，再升溫至170~180 °(：蒸出溶剂，加热回流4~5小时。继续在210~220°C环化反应化后，在20~25mmHg减压下蒸 馈，直到没有液体流出为止。
[0034] 将反应体系冷却至60°C，向混合物中加入13.2gl，4-二(漠甲基)苯，混合物升溫至 60~70°C，揽拌反应化后，减压蒸馈，得到水溶性对-二(混合脂肪基-1^-咪挫嘟乙基季锭基 亚甲基)苯缓蚀剂，即为产品2。收得产品2共计39.3g。
[0035] 实施例3
[0036] 本实施例为制备1,4-二混合脂肪基咪挫嘟苄基季锭基)-2-下締缓蚀剂 的具体实施例。
[0037] 本实施例的反应原理的化学反应式为：
[00；3 引
[0039] 将地沟油水解得混合脂肪酸，备用。
[0040] 在配有分水器、溫度计、冷凝管和揽拌装置的Ξ口烧瓶中，加入27.?混合脂肪酸、 15.OgN-苄基乙二胺和40ml二甲苯，通入氮气保护，反应中不断用分水器从体系中分离出副 产物水，缓慢加热至140°C，反应3.5~4.化。当收集水量接近理论产水量时，再升溫至170~ 180°C蒸出溶剂，加热回流4~5小时。继续在210~220°C环化反应化，在20~25mmHg减压下 蒸馈，直到没有液体流出为止。
[0041] 将反应体系冷却至60°C，向混合物中加入10.7gl ,4-二漠-2-下締，混合物升溫至 60~70°C，揽拌反应化后，减压蒸馈，得到水溶性1，4-二(2>-混合脂肪基-1 >-咪挫嘟苄基季 锭基)-2-下締缓蚀剂，即为产品3。收得产品3共计43.8g。
[0042] 实施例4
[0043] 本实施例为制备对-二(2/-混合脂肪基-1/-咪挫嘟苄基季锭基亚甲基)苯缓蚀剂 的具体实施例。
[0044] 本实施例的反应原理的化学反应式为：
[0045]
[0046] 参照实施例2的合成方法，用N-苄基乙二胺替代N-乙基乙二胺，可合成出对-二 (2/-混合脂肪基-1^-咪挫嘟苄基季锭基亚甲基）苯缓蚀剂，即为产品4。收得产品4共计 42.6邑。
[0047] 实施例5
[004引本实施例为制备对-二(2/-混合脂肪基-1^-咪挫嘟季锭基亚甲基)苯缓蚀剂的具 体实施例。
[0049]本实施例的反应原理的化学反应式为：
[(K)加 ]
[0051]参照实施例1的合成方法，用1,4-二（漠甲基）苯替代1,4-二漠-2-下締，可合成出 对-二（2/-混合脂肪基-1/-咪挫嘟季锭基亚甲基）苯缓蚀剂，即为产品5。收得产品5共 39.2邑。
[0化2] 实施例6
[0053] 本实施例为制备1,4-二混合脂肪基咪挫嘟乙基季锭基)-2-下締缓蚀剂 的具体实施例。
[0054] 本实施例的反应原理的化学反应式为：
[0化5]
[0056]参照实施例2的合成方法，用1,4-二漠-2-下締替代1,4-二（漠甲基）苯，可合成出 1,4-二混合脂肪基咪挫嘟乙基季锭基)-2-下締缓蚀剂，即为产品6。收得产品6共 38.9g〇
[(X)日7] 实施例7
[005引本实施例为测定产品1~6的缓蚀效果的具体实验。
[0059] 本实施例通过测定模拟油田管道防腐缓蚀实验来说明产品1~6的缓蚀效果。由于 油田管道主要是N80钢材，故本实施例采用N80金属材料来模拟实验，检验缓蚀剂的性能。本 实施例中，所使用的对照品为水溶性油酸咪挫嘟缓蚀剂。
[0060] 向1000ml的10%HC1溶液中加入产品1，将N80钢片悬挂在溶液中，恒溫水浴60°C， 放置4她后，采用失重法测量钢片的腐蚀量。
[0061] 产品2~产品6W及对照品的缓蚀效果测定实验同上，在此不再寶述。实验测定后 计算所得的缓蚀率结果请参阅表1。
[0062] 表1:缓蚀率实验结果
[0063]
[0064] 从表1中可得，产品1~6的缓蚀率要明显高于对照，说明，本发明提供的技术方案 所对应的产品，具有缓蚀效果好的优点。
[0065] 综上所述，本发明提供了一种混合脂肪基双(咪挫嘟季锭盐）的结构，本发明还提 供了上述混合脂肪基双(咪挫嘟季锭盐）的制备方法及应用。在咪挫嘟分子中引入了混合脂 肪基和季锭基之后，即增加了保护膜的疏水性，减小了金属腐蚀速率。经实验测定可得，本 发明提供的技术方案中所设及的缓蚀剂，缓蚀效果明显优于现有缓蚀剂。解决了现有技术 中，缓蚀剂存在着缓蚀效果差W及水溶性差的技术缺陷。而且，本发明所使用的原料为地沟 油，在降低生产成本的同时，还具有保护环境的优点。
[0066] W上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可W做出若干改进和润饰，运些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种混合脂肪基双（咪挫嘟季锭盐），其特征在于，所述双（咪挫嘟季锭盐）的化学结 构式为：其中，R为混合脂肪基，Ri选自Η，C出C出和C出C6也中的任意一种，Z为-CH=CH-或 '·..... 〇2. -种混合脂肪基双(咪挫嘟季锭盐)的制备方法，其特征在于，所述制备方法为： 步骤一、将地沟油水解，得混合脂肪酸，所得混合脂肪酸为第一产物； 步骤二、第一产物与乙二胺或N-取代乙二胺发生酷胺化-环化脱水反应，生成第二产 物； 步骤Ξ、所述第二产物冷却后，通入二漠代控，发生季锭化反应，得产品。3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一产物与乙二胺或N-取代乙二 胺的质量比为1:(0.22~0.38)。4. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述酷胺化-环化脱水反应在氮气保 护下进行。5. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述酷胺化-环化脱水反应分Ξ阶段 进行： 阶段一、所述第一产物与乙二胺或N-取代乙二胺发生酷胺化反应，W二甲苯为溶剂，反 应过程中即时蒸出酷胺化反应产生的水； 阶段二、所述阶段一结束后，升溫蒸出所述溶剂； 阶段Ξ、所述阶段二结束后，发生环化反应，减压蒸馈至没有液体产生，得第二产物。6. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述酷胺化反应的时间为4~化，所述 酷胺化反应的溫度为130~140°C。7. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述阶段二的反应时间为4~化，所述 阶段二的反应溫度为170~180°C。8. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述环化反应的时间为3h，所述环化 反应的溫度为210~220°C;阶段Ξ所述的减压蒸馈的条件为20~25mmHg。9. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述冷却的溫度为6(TC，所述二漠代 控与所述第一产物的质量比为1:(0.393~0.485)，所述季锭化反应的反应时间为化，所述 季锭化反应的反应溫度为60~70°C。10. -种包括权利要求1所述的混合脂肪基双（咪挫嘟季锭盐）或权利要求2至9任意一 项所述的制备方法得到的产品在缓蚀剂中的应用。
【文档编号】C23G1/26GK106083723SQ201610398839
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】袁斌, 李伟光, 吕松
【申请人】广东工业大学