[發明專利]一種咪唑啉不對稱雙季銨鹽及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 200910020708.2
• 申請日: 2009-04-02
• 公開（公告）號: CN101531635A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 張靜;杜敏;蔣斌
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: C07D233/16
• 分類號: C07D233/16;C23G1/06;C23G1/08
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司
• 代理人: 崔清晨

技術領域

本發明涉及一種含有咪唑啉不對稱的雙季銨鹽及其制備方法和作為碳鋼酸洗緩蝕劑的應用。

背景技術

目前在金屬材料酸浸、金屬設備清洗和油井酸化等工藝操作中，以及在電鍍、搪瓷、金屬表面處理等過程的酸洗除銹中，酸洗時，最常用的酸是鹽酸和硫酸，但是強無機酸會對金屬造成嚴重的腐蝕，在酸洗過程中不僅清除了金屬表面的銹蝕和污垢，同時還將部分金屬基材也-并清除掉了。另外酸洗過程中產生的大量酸液，對環境造成了嚴重破壞。因此在酸洗時加入緩蝕劑，是抑制金屬在酸性介質中的腐蝕，提高酸洗效果，延長設備使用壽命的有效途徑。

緩蝕劑的種類繁多，除含As、Mo、P等無機鹽類之外，更多的是多種含有N、O、S等雜原子的有機化合物，其中多種類型的咪唑啉化合物占有較重要的位置。目前，國內外常用的咪唑啉緩蝕劑主要有烷基咪唑啉、1-乙胺-2-烷基咪唑啉、硫脲基咪唑啉等。研究發現咪唑啉中間體非常不穩定，室溫條件下有水存在，咪唑啉環12h即可開環轉化為酰胺。此外咪唑啉中間體的水溶性也不好，不利于在酸洗環境下使用。同時咪唑啉環上N原子的化合價變成五價的季銨鹽以后，季銨陽離子被負電的金屬表面吸附形成單分子膜或多分子膜，對陽離子放電有很大影響，能達到很好的緩蝕效果。發展到今日，咪唑啉類緩蝕劑已經得到了很大的發展，但仍存在一些問題，如藥劑用量大、防護周期短、水溶性較差等問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種咪唑啉不對稱雙季銨鹽及其制備方法，并作為高效、無毒的碳鋼酸洗緩蝕劑，以彌補現有技術的上述缺點。

一種咪唑啉不對稱雙季銨鹽，其特征在于它的結構式為：

式中R₁為C7至C16的烷基；R₂為C10至C14的烷基。

上述咪唑啉不對稱雙季銨鹽的制備方法，其特征在于分為三步：第一步，采用二乙烯三胺和八元至十七元烷基有機酸在二甲苯存在的條件下合成中間產物烷基咪唑啉；第二步，長鏈烷基叔胺、長鏈烷基叔胺鹽酸鹽和環氧氯丙烷在乙醇存在條件下合成N-(3-氯-2-羥丙基)-N，N-二甲基長鏈烷基季銨鹽；第三步，烷基咪唑啉和N-(3-氯-2-羥丙基)-N，N-二甲基長鏈烷基季銨鹽在乙醇存在的條件下制備咪唑啉不對稱雙季銨鹽。

上述咪唑啉不對稱雙季銨鹽在含鹽酸或硫酸的清洗液中作為碳鋼的防腐蝕緩蝕劑的應用。

本發明的有益效果是：(1)本發明的防腐蝕緩蝕劑咪唑啉不對稱雙季銨鹽易合成，原料價廉易得；(2)本發明的防腐蝕緩蝕劑為有機緩蝕劑，無毒無害，具有廣泛的生物活性和良好的水溶性；(3)本發明的防腐蝕緩蝕劑用于碳鋼及其產品的酸洗，可有效地抑制金屬基體在酸中的腐蝕以及酸液的過度消耗，與目前的緩蝕劑相比，用量低，效率高，持續作用能力強，符合緩蝕劑發展的趨勢，具有良好的應用前景。

具體實施方式

本發明的咪唑啉不對稱雙季銨鹽具有較低的臨界膠束濃度，且能通過咪唑啉環和分子結構中的N、O雜原子與Fe作用，能有效地吸附于碳鋼表面，起到緩蝕作用。

本發明的咪唑啉不對稱的雙季銨鹽按照以下過程進行合成：

1.烷基咪唑啉的制備

在裝有分水器和冷凝管的250ml四口燒瓶中加入月桂酸即十二烷基羧酸30.1g(0.15mol)、二乙烯三胺23.3g(0.23mol)及30ml二甲苯，再加入2～5粒沸石，防止爆沸。控制反應體系溫度為120℃～160℃，在此溫度下反應1～4小時。然后以每小時10℃～20℃的速度逐步升溫直至200℃～260℃，繼續反應5～8小時，反應結束。減壓蒸餾，收集179℃-180℃/0.9mmHg的餾分，產品為淡黃色液體，31.5g，收率77.7％。

2.N-(3-氯-2-羥丙基)-N，N-二甲基長鏈烷基季銨鹽的制備

在裝有冷凝管和攪拌器的250ml四口燒瓶中，依次加入十二烷基二甲基叔胺21.3g(0.1mol)、十二烷基二甲基叔胺鹽酸鹽25.0g(0.1mol)、環氧氯丙烷7.9g(0.1mol)和30ml溶劑乙醇，控制反應體系溫度在40℃～45℃并保持在此溫度下反應10～14小時，反應結束。減壓蒸餾至溶劑全部揮發，得到淺黃色透明膏體，用丙酮溶劑多次重結晶得到白色粉末狀固體28.7g，產率為84.3％，熔點47～48℃。

3.含咪唑啉雜環的不對稱雙季銨鹽的制備