一种亚烷基双（硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属腐蚀抑制技术领域，更具体地，涉及一种亚烷基双(硫脲基咪唑啉 吡啶基季铵盐）的制备方法。
【背景技术】
[0002] 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、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，如今咪唑啉类缓蚀剂在油田管道防 腐中应用尤为广泛，硫脲、吡啶均为工业酸洗缓蚀助剂。
[0003] 现有技术中也公开了一些金属缓蚀剂，申请号为200810049937. 2的中国专利公 开了一种水溶性缓蚀剂，该缓蚀剂是通过咪唑啉衍生物、吡啶衍生物、缓蚀助剂和溶剂通过 复配获得，该缓蚀剂能够适应较宽的pH值变化；申请号为200710180019. 9的中国专利公开 了一种油气田开采用复合缓蚀剂及其制备方法，该复合缓蚀剂同样是由咪唑啉磷酸酯、硫 脲、氯化十六烷基吡啶等化合物组成，这些化合物之间相互协同提高缓蚀能力；综上可以看 出，现有的缓蚀剂都是通过将各种具有缓蚀作用的化合物进行复配获得，化合物复配不仅 操作复杂，且不同化合物组合后可能还会对金属性能起到不良作用，另外，现有的金属缓蚀 剂对金属的缓蚀效率低。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种具有强缓 蚀能力的亚烷基双(硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）的制备方法。
[0005] 本发明的第二个目的是提供上述方法制备获得的缓蚀剂亚烷基双(硫脲基咪唑啉 吡啶基季铵盐)。
[0006] 本发明的第三个目的是提供含有上述亚烷基双(硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）的 缓蚀剂。
[0007] 本发明的第四个目的是提供亚烷基双(硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）在防治金属 腐蚀方面的应用。
[0008] 本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的： 一种亚烷基双(硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）的制备方法，包括以下步骤： 51. 中间体亚烷基双(硫脲基咪唑啉）的制备：亚烷基双咪唑啉（A)和硫脲按摩尔比1 : 2~2. 5混合后，在环己酮介质中，于105~110°C搅拌反应2. 0~3. 5小时减压蒸出溶剂， 得粗产物，将粗产物经第一次萃取、蒸发后得到中间体亚烷基双(硫脲基咪唑啉）（B); 52. 将亚烷基双(硫脲基咪唑啉）（B)和4-氯甲基吡啶盐酸盐按摩尔比I :1. 8~2. 0 混合后，加入反应溶剂，调节pH至中性，缓慢升温至70~75°C，搅拌反应4~5小时后，冷 却、蒸出溶剂、第二次萃取、蒸发后得到亚烷基双(硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）（P );所述亚 烷基双咪唑啉为亚丁基双咪唑啉、亚己基双咪唑啉、亚辛基双咪唑啉、亚葵基双咪唑啉或者 亚十二烷基双咪唑啉。
[0009]上述制备方法所涉及的化学反应方程式为：
优选地，S2所述反应溶剂为无水乙醇。
[0010] 优选地，Si所述第一次萃取是将粗产物溶于有机相中，用无机相萃取，其中，有机 相和无机相的体积比为2 :1~2 ;具体地，所述有机相可以是二氯甲烷或者三氯甲烷，无机 相是水。
[0011] 优选地，S2所述第二次萃取是将蒸出溶剂后的产物溶于除盐水中，用有机相萃取， 其中，除盐水和有机相的体积比为2 :1. 2~2 ;具体地，所述有机相可以是二氯甲烷或者三 氯甲烷。
[0012] 具体地，上述制备方法包括以下步骤： SI.亚烷基双咪唑啉（A)和硫脲，按摩尔比1 :2~2. 5混合后，在环己酮介质中，于 105~IKTC搅拌反应2. 0~3. 5小时后，减压蒸出溶剂，得到棕色粘稠亚烷基双(硫脲基咪 唑啉）（B)液态粗产物，将粗产物分散于二氯甲烷中，用水进行萃取(二氯甲烷：水=2 :1 )，将 二氯甲烷有机相进行旋转蒸发，得到棕色粘稠状的亚烷基双(硫脲基咪唑啉）（B)产品。
[0013] S2.将Sl所得产物和4-氯甲基吡啶盐酸盐，按摩尔比I :1. 8~2. 0混合后，加入 无水乙醇，用NaOH溶液调节pH至中性，不断搅拌下缓慢升温至70~75°C，搅拌反应4小时 后，微冷却，蒸出溶剂，将粗产物分散于除盐水中，用二氯甲烷萃取（V/V 1 :1) 2次，分离出 水层，将水层进行旋转蒸发，得到亚烷基双(硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）（P)产品。
[0014]需要说明的是，实验中，申请人还用了无水乙醇和N，N-二甲基甲酰胺作为亚烷基 双咪唑啉（A)和硫脲的混合介质，但无论是利用无水乙醇，还是N，N-二甲基甲酰胺，其最终 得到的产物的缓蚀率都没有环己酮做溶剂的高，故选环己酮作为介质。
[0015] 另外，Sl所得产物和4-氯甲基吡啶盐酸盐混合后，还用了异丙醇和N，N-二甲基 甲酰胺作溶剂，但利用异丙醇和N，N-二甲基甲酰胺作溶剂时，起最终得到的产物的缓蚀率 都没有用无水乙醇的高，故选无水乙醇。
[0016]本发明还提供了上述方法制备获得的亚烷基双(硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐)，其 结构式为：
申请人通过在咪唑啉分子中引入带有孤电子对的N、P、S等元素或杂环(如硫脲基和吡 啶基)，增加了分子中可与金属配位的N、S原子的数量，增加了缓蚀剂与金属的配位能力，从 而形成更紧密而牢固的吸附膜，减小了金属腐蚀速率，达到金属防腐的目的，对金属具有更 好的保护效果，同时增加了咪唑啉缓蚀剂的水溶性。
[0017] 本发明还提供含有所述亚烷基双(硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）的缓蚀剂。
[0018] 本发明还提供所述亚烷基双(硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）在防治金属腐蚀方面 的应用。
[0019]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： 本发明提供了一种亚烷基双(硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）的制备方法，即在咪唑啉 分子中同时引入硫脲基和吡啶基，由于硫脲基和吡啶基增加了与金属配位的N、S原子的数 量，从而增加了缓蚀剂与金属的配位络合能力，减小了金属腐蚀速率，增加了金属抗腐蚀能 力，本发明还同时提供所述亚烷基双(硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐）的制备方法，即先生成 中间体亚烷基双(硫脲基咪唑啉)，该中间体也是良好的缓蚀剂，在中间体的基础上反应生 成亚烷基双(硫脲基咪唑啉吡啶基季铵盐)。
【具