一种咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂及制备方法和应用与流程

本申请属于缓蚀剂，尤其涉及一种咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂及制备方法和应用。

背景技术：

1、酸溶液在工业应用领域广泛使用，包括酸洗、化学酸洗清洁和加工、矿石生产、油井酸化以及石化工艺，使用酸洗缓蚀剂可有效降低酸溶液腐蚀介质对金属的腐蚀。

2、季铵盐、炔基和杂环化合物等有机酸洗缓蚀剂通过杂原子与金属表面吸附，能显著降低酸溶液对金属的腐蚀速率，例如杂环含氮原子的咪唑啉类化合物被认为是一种可用于多种金属和合金的有机酸洗缓蚀剂；有机酸洗缓蚀剂的化学结构会影响其与金属表面的吸附，与只含有一个亲水基团和一个的疏水基团的有机酸洗缓蚀剂相比，吉米奇季铵盐有机酸洗缓蚀剂含有刚性或柔性联结基团连接的两个亲水基团和两个的疏水基团，从而能更有效的降低表面张力和形成胶束，是一种性能优良的有机酸洗缓蚀剂。

3、然而目前有机酸洗缓蚀剂通常选择了具有两个亲水基团的各种对称双季铵盐阳离子双子表面活性剂作为有机酸洗缓蚀剂，对于不对称的吉米奇季铵盐有机酸洗缓蚀剂，尤其是有机硅结构，含有季铵和咪唑啉结构的吉米奇季铵盐表面活性剂缓蚀剂未见报道，对于有机硅结构，含有季铵和咪唑啉结构的吉米奇季铵盐表面活性剂缓蚀剂的性能缺乏研究。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂及制备方法和应用，用于解决现有技术中缺乏不对称的吉米奇季铵盐有机酸洗缓蚀剂的技术问题。

2、本申请第一方面提供了一种咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂，其化学结构如式(1)所示：

3、

4、式(1)中，r1为-ch3或c2h5，r2为-och3或-ch3；

5、r3为-ch3、-c2h5、-c3h8、-ph；

6、n＝8～25；x+y＝10-500。

7、本申请第二方面提供了一种咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂的制备方法，用于制备上述咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂，包括步骤：

8、步骤s1、氮气保护下，将氨基硅油与硫酸烃基酯置于无水极性溶剂中反应，得到叔胺化氨基硅油；

9、步骤s2、氮气保护下，将叔胺化氨基硅油与环氧氯丙烷置于无水极性溶剂中反应，得到n-(3-氯-2-羟丙基)-n,n-烷基硅油；

10、步骤s3、氮气保护下，将n-(3-氯-2-羟丙基)-n,n-烷基硅油与烷基咪唑啉置于无水极性溶剂中反应，得到咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂。

11、优选的，步骤s1中，所述氨基硅油、卤代烃以及无水极性溶剂的摩尔比为1:2～4:5～20，反应温度为30～80℃，时间为2～3h；

12、步骤s2中，所述叔胺化氨基硅油、环氧氯丙烷、无水极性溶剂的摩尔比为1:0.8～3:5～20，反应温度为室温，时间为10～24h；

13、步骤s3中，所述n-(3-氯-2-羟丙基)-n,n-烷基硅油、烷基咪唑啉、无水极性溶剂的摩尔比为1:0.8～1.5:10～40，反应温度为室温，时间为8～24h。

14、优选的，步骤s1～s3中，所述无水极性溶剂选自无水正丁醇、无水正丙醇、无水乙醇、无水二甲亚砜或二甲基甲酰胺；

15、步骤s1中，所述硫酸烃基酯选自硫酸二甲基酯、硫酸二乙基酯或硫酸苄基酯。

16、本申请第三方面提供了一种咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂的制备方法，用于制备上述咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂，包括步骤：

17、步骤s11、氮气保护下，将氨基硅油与卤代烃置于无水极性溶剂中反应，得到叔胺化氨基硅油；

18、步骤s12、氮气保护下，将叔胺化氨基硅油与环氧氯丙烷置于无水极性溶剂中反应，得到n-(3-氯-2-羟丙基)-n,n-烷基硅油；

19、步骤s13、氮气保护下，将n-(3-氯-2-羟丙基)-n,n-烷基硅油与烷基咪唑啉置于无水极性溶剂中反应，得到咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂。

20、优选的，步骤s11中，所述卤代烃选自卤代甲烷、卤代乙烷、卤代丙烷或卤代苯。

21、本申请第四方面提供了咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂在工业领域中的应用。

22、优选的，所述工业领域包括：金属化学酸洗清洁和加工、矿石生产、油井酸化以及石化工业领域。

23、本申请第五方面提供了一种油气田地面管道缓蚀剂，包括上述咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂。

24、需要说明的是，通过实验可以看出，本申请提供的咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂与地下水混合后，能大大减缓酸性地下水对金属钢材的腐蚀，而油气田地面管道缓蚀剂为金属材质，因此，本申请提供的咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂能够作为油气田地面管道缓蚀剂。

25、本申请第六方面提供了一种针织品缓蚀剂，包括上述咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂。

26、需要说明的是，通过实验可以看出，本申请提供的咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂不仅能够减缓酸性介质的腐蚀，还能够提高纺织品的抗菌性，从而能够作为一种具有复合功能的缓蚀剂应用在针织品制备过程。

27、综上所述，本申请提供了一种咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂及制备方法和应用，其中，咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂的化学结构中含有有机硅结构单元和不对称的季铵和咪唑啉结构单元，是一种新结构的酸洗缓蚀剂，并且，有机硅结构单元、不对称的季铵和咪唑啉结构单元大大提高了酸洗缓蚀剂的表面活性以及与金属的结合力，提高缓蚀效果，还可以提高织物的耐洗性和抗菌性，从而解决现有技术中缺乏不对称的吉米奇季铵盐有机酸洗缓蚀剂的技术问题。

技术特征：

1.一种咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂，其特征在于，化学结构如式(1)所示：

2.一种咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂的制备方法，其特征在于，制备方法包括步骤：

3.根据权利要求2所述的一种咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述氨基硅油、卤代烃以及无水极性溶剂的摩尔比为1:2～4:5～20，反应温度为30～80℃，时间为2～3h；

4.根据权利要求2所述的一种咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂的制备方法，其特征在于，步骤s1～s3中，所述无水极性溶剂选自无水正丁醇、无水正丙醇、无水乙醇、无水二甲亚砜或二甲基甲酰胺；

5.一种咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂的制备方法，其特征在于，制备方法包括步骤：

6.根据权利要求5所述的一种咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂的制备方法，其特征在于，步骤s11中，所述卤代烃选自卤代甲烷、卤代乙烷、卤代丙烷或卤代苯。

7.权利要求1所述咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂或权利要求2-6任一项所述制备方法制备得到的咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂在工业领域中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述工业领域包括：金属化学酸洗清洁和加工、矿石生产、石化工业领域。

9.一种油气田地面管道缓蚀剂，其特征在于，包括权利要求1咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂或权利要求2-6任一项制备方法制备得到的咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂。

10.一种针织品缓蚀剂，其特征在于，包括权利要求1咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂或权利要求2-6任一项制备方法制备得到的咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂。

技术总结
本申请属于缓蚀剂技术领域，尤其涉及一种咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂及制备方法和应用；本申请提供的咪唑啉基季铵盐硅油酸洗缓蚀剂中有机硅结构单元、不对称的季铵和咪唑啉结构单元提高了酸洗缓蚀剂的缓蚀效果，还可以提高织物的耐洗性和抗菌性，从而解决现有技术中缺乏不对称的吉米奇季铵盐有机酸洗缓蚀剂的技术问题。

技术研发人员：田磊,张必宏,辛志勇
受保护的技术使用者：佛山市天宝利硅工程科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13