一種混合脂肪基雙(咪唑啉季銨鹽)及其制備方法與應用
【專利摘要】本發(fā)明屬于精細有機化工領域，尤其涉及一種混合脂肪基雙(咪唑啉季銨鹽)及其制備方法與應用。本發(fā)明提供了一種混合脂肪基雙(咪唑啉季銨鹽)的結構，本發(fā)明還提供了上述混合脂肪基雙(咪唑啉季銨鹽)的制備方法及應用。在咪唑啉分子中引入了混合脂肪基和季銨基之后，即增加了保護膜的疏水性，減小了金屬腐蝕速率，又增加了緩蝕劑的水溶性。經實驗測定可得，本發(fā)明提供的技術方案中所涉及的緩蝕劑，緩蝕效果明顯優(yōu)于現有緩蝕劑，具有良好的水溶性。解決了現有技術中，緩蝕劑存在著緩蝕效果差以及水溶性差的技術缺陷。而且，本發(fā)明所使用的原料為地溝油，在降低生產成本的同時，還具有保護環(huán)境的優(yōu)點。
【專利說明】
-種混合脂肪基雙(咪性嘟季讀鹽)及其制備方法與應用
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于精細有機化工領域，尤其設及一種混合脂肪基雙(咪挫嘟季錠鹽)及其 制備方法與應用。
【背景技術】
[0002] 在油氣井開采和工業(yè)熱力設備酸洗過程中，為了防止酸液對油管、套管W及鍋爐 等設備的腐蝕，在酸液中添加緩蝕劑是必不可少的防腐措施，近年來，咪挫嘟類緩蝕劑在油 田管路防腐和酸洗工業(yè)中應用尤為廣泛。
[0003] 目前，咪挫嘟的合成主要是W有機簇酸與乙二胺或取代乙二胺為原料，采用階梯 升溫技術，通過酷胺化和環(huán)化脫水制備而得?，F有技術的具體制備方法為：WC7~C20的脂 肪酸、徑乙基乙二胺或二乙締 Ξ胺為原料，加入帶水劑和催化劑進行酷化、環(huán)合反應合成了 一種徑(胺）乙基烷基咪挫嘟表面活性劑；或W正長鏈烷基二元簇酸與徑乙基乙二胺為原 料，先制得正長鏈烷基二元簇酸二酷胺，在催化劑和較高溫度下，再環(huán)化制得正長鏈烷基二 咪挫嘟，然后再經棚酸醋化合成了正長鏈烷基二咪挫嘟棚酸醋。然而，此類制備方法得到的 緩蝕劑，依然存在著緩蝕效果差的技術缺陷。
[0004] 因此，研發(fā)出及一種混合脂肪基雙（咪挫嘟季錠鹽)及其制備方法與應用，用于解 決現有技術中，緩蝕劑存在著緩蝕效果差技術缺陷，成為了本領域技術人員亟待解決的問 題。

【發(fā)明內容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種混合脂肪基雙（咪挫嘟季錠鹽）及其制備方法與應 用，用于解決現有技術中，緩蝕劑存在著緩蝕效果差的技術缺陷。
[0006] 本發(fā)明提供了一種混合脂肪基雙(咪挫嘟季錠鹽），所述雙(咪挫嘟季錠鹽)的化學 結構式為：
[0007] 其中，R為混合脂肪基，Ri選自Η，CH2C出和CH2C6也中的任意一種，Z為-CH = CH-或
[000引本發(fā)明還提供了一種混合脂肪基雙（咪挫嘟季錠鹽）的制備方法，所述制備方法 為:步驟一、將地溝油水解，得混合脂肪酸，所得混合脂肪酸為第一產物;步驟二、第一產物 與乙二胺或N-取代乙二胺發(fā)生酷胺化-環(huán)化脫水反應，生成第二產物;步驟Ξ、所述第二產 物冷卻后，通入二漠代控，發(fā)生季錠化反應，得產品。
[0009] 優(yōu)選地，所述第一產物與乙二胺或N-取代乙二胺的質量比為1:(0.22~0.38)。
[0010] 優(yōu)選地，所述酷胺化-環(huán)化脫水反應在氮氣保護下進行。
[0011] 優(yōu)選地，所述酷胺化-環(huán)化脫水反應分Ξ階段進行：階段一、所述第一產物與乙二 胺或N-取代乙二胺發(fā)生酷胺化反應，W二甲苯為溶劑，反應過程中即時蒸出酷胺化反應產 生的水;階段二、所述階段一結束后，升溫蒸出所述溶劑;階段Ξ、所述階段二結束后，發(fā)生 環(huán)化反應，減壓蒸饋至沒有液體產生，得第二產物。
[0012] 優(yōu)選地，所述酷胺化反應的時間為4~化，所述酷胺化反應的溫度為130~140°C。
[0013] 優(yōu)選地，所述階段二的反應時間為4~化，所述階段二的反應溫度為170~180°C。
[0014] 優(yōu)選地，所述環(huán)化反應的時間為化，所述環(huán)化反應的溫度為210~220°C;階段Ξ所 述的減壓蒸饋的條件為20~25mmHg。
[0015] 優(yōu)選地，所述冷卻的溫度為60°C，所述二漠代控與所述第一產物的質量比為1: (0.393~0.485)，所述季錠化反應的反應時間為化，所述季錠化反應的反應溫度為60~70 Γ。
[0016] 本發(fā)明還提供了一種上述的混合脂肪基雙（咪挫嘟季錠鹽)或上述的制備方法得 到的產品在緩蝕劑中的應用。
[0017] 綜上所述，本發(fā)明提供了一種混合脂肪基雙(咪挫嘟季錠鹽）的結構，本發(fā)明還提 供了上述混合脂肪基雙(咪挫嘟季錠鹽）的制備方法及應用。在咪挫嘟分子中引入了混合脂 肪基和季錠基之后，即增加了保護膜的疏水性，減小了金屬腐蝕速率，又增加了緩蝕劑的水 溶性。經實驗測定可得，本發(fā)明提供的技術方案中所設及的緩蝕劑，緩蝕效果明顯優(yōu)于現有 緩蝕劑。解決了現有技術中，緩蝕劑存在著緩蝕效果差W及水溶性差的技術缺陷。而且，本 發(fā)明所使用的原料為地溝油，在降低生產成本的同時，還具有保護環(huán)境的優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0018] 本發(fā)明提供了一種混合脂肪基雙(咪挫嘟季錠鹽)及其制備方法與應用，用于解決 現有技術中，緩蝕劑存在著緩蝕效果差的技術缺陷。
[0019] 下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通 技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范 圍。
[0020] 為了更詳細說明本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明提供的一種混合脂肪基雙(咪 挫嘟季錠鹽)及其制備方法與應用，進行具體地描述。
[0021] 實施例1
[0022] 本實施例為制備1,4-二（2/-混合脂肪基-1/-咪挫嘟季錠基)-2-下締緩蝕劑的具 體實施例。
[0023] 本實施例的反應原理的化學反應式為：
[0024]
[0025] 將地溝油水解得混合脂肪酸，備用。
[00%]在配有分水器、溫度計、冷凝管和攬拌裝置的Ξ口燒瓶中，加入27.?混合脂肪酸、 6. Ig乙二胺和40ml二甲苯，通入氮氣保護，反應中不斷用分水器從體系中分離出副產物水， 緩慢加熱至140°C，反應3.5~4.化。當收集水量接近理論產水量時，再升溫至170~180°C蒸 出溶劑，加熱回流4~5小時。繼續(xù)在210~220°C環(huán)化反應化后，在20~25mmHg減壓下蒸饋， 直到沒有液體流出為止。
[0027] 將反應體系冷卻至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，攬拌反應Ih后，減壓蒸饋，得到水溶性1,4-二（2^-混合脂肪基-!/-咪挫嘟季錠 基)-2-下締緩蝕劑，即為產品1。收得產品1共計32.4g。
[0028] 實施例2
[0029] 本實施例為制備對-二(混合脂肪基-1/-咪挫嘟乙基季錠基亞甲基)苯緩蝕劑的具 體實施例。
[0030] 本實施例的反應原理的化學反應式為：
[0031]
[0032] 將地溝油水解得混合脂肪酸，備用。
[0033] 在配有分水器、溫度計、冷凝管和攬拌裝置的Ξ口燒瓶中，加入27.?混合脂肪酸、 9.02gN-乙基乙二胺和40ml二甲苯，通入氮氣，反應中不斷用分水器從體系中分離出副產物 水，緩慢加熱至140°C，反應3.5~4.化。當收集水量接近理論產水量時，再升溫至170~180 °(：蒸出溶劑，加熱回流4~5小時。繼續(xù)在210~220°C環(huán)化反應化后，在20~25mmHg減壓下蒸 饋，直到沒有液體流出為止。
[0034] 將反應體系冷卻至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，攬拌反應化后，減壓蒸饋，得到水溶性對-二(混合脂肪基-1^-咪挫嘟乙基季錠基 亞甲基)苯緩蝕劑，即為產品2。收得產品2共計39.3g。
[0035] 實施例3
[0036] 本實施例為制備1,4-二混合脂肪基咪挫嘟芐基季錠基)-2-下締緩蝕劑 的具體實施例。
[0037] 本實施例的反應原理的化學反應式為：
[00；3 引
[0039] 將地溝油水解得混合脂肪酸，備用。
[0040] 在配有分水器、溫度計、冷凝管和攬拌裝置的Ξ口燒瓶中，加入27.?混合脂肪酸、 15.OgN-芐基乙二胺和40ml二甲苯，通入氮氣保護，反應中不斷用分水器從體系中分離出副 產物水，緩慢加熱至140°C，反應3.5~4.化。當收集水量接近理論產水量時，再升溫至170~ 180°C蒸出溶劑，加熱回流4~5小時。繼續(xù)在210~220°C環(huán)化反應化，在20~25mmHg減壓下 蒸饋，直到沒有液體流出為止。
[0041] 將反應體系冷卻至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，攬拌反應化后，減壓蒸饋，得到水溶性1，4-二(2>-混合脂肪基-1 >-咪挫嘟芐基季 錠基)-2-下締緩蝕劑，即為產品3。收得產品3共計43.8g。
[0042] 實施例4
[0043] 本實施例為制備對-二(2/-混合脂肪基-1/-咪挫嘟芐基季錠基亞甲基)苯緩蝕劑 的具體實施例。
[0044] 本實施例的反應原理的化學反應式為：
[0045]
[0046] 參照實施例2的合成方法，用N-芐基乙二胺替代N-乙基乙二胺，可合成出對-二 (2/-混合脂肪基-1^-咪挫嘟芐基季錠基亞甲基）苯緩蝕劑，即為產品4。收得產品4共計 42.6邑。
[0047] 實施例5
[004引本實施例為制備對-二(2/-混合脂肪基-1^-咪挫嘟季錠基亞甲基)苯緩蝕劑的具 體實施例。
[0049]本實施例的反應原理的化學反應式為：
[(K)加 ]
[0051]參照實施例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 對-二（2/-混合脂肪基-1/-咪挫嘟季錠基亞甲基）苯緩蝕劑，即為產品5。收得產品5共 39.2邑。
[0化2] 實施例6
[0053] 本實施例為制備1,4-二混合脂肪基咪挫嘟乙基季錠基)-2-下締緩蝕劑 的具體實施例。
[0054] 本實施例的反應原理的化學反應式為：
[0化5]
[0056]參照實施例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錠基)-2-下締緩蝕劑，即為產品6。收得產品6共 38.9g〇
[(X)日7] 實施例7
[005引本實施例為測定產品1~6的緩蝕效果的具體實驗。
[0059] 本實施例通過測定模擬油田管道防腐緩蝕實驗來說明產品1~6的緩蝕效果。由于 油田管道主要是N80鋼材，故本實施例采用N80金屬材料來模擬實驗，檢驗緩蝕劑的性能。本 實施例中，所使用的對照品為水溶性油酸咪挫嘟緩蝕劑。
[0060] 向1000ml的10%HC1溶液中加入產品1，將N80鋼片懸掛在溶液中，恒溫水浴60°C， 放置4她后，采用失重法測量鋼片的腐蝕量。
[0061] 產品2~產品6W及對照品的緩蝕效果測定實驗同上，在此不再寶述。實驗測定后 計算所得的緩蝕率結果請參閱表1。
[0062] 表1:緩蝕率實驗結果
[0063]
[0064] 從表1中可得，產品1~6的緩蝕率要明顯高于對照，說明，本發(fā)明提供的技術方案 所對應的產品，具有緩蝕效果好的優(yōu)點。
[0065] 綜上所述，本發(fā)明提供了一種混合脂肪基雙(咪挫嘟季錠鹽）的結構，本發(fā)明還提 供了上述混合脂肪基雙(咪挫嘟季錠鹽）的制備方法及應用。在咪挫嘟分子中引入了混合脂 肪基和季錠基之后，即增加了保護膜的疏水性，減小了金屬腐蝕速率。經實驗測定可得，本 發(fā)明提供的技術方案中所設及的緩蝕劑，緩蝕效果明顯優(yōu)于現有緩蝕劑。解決了現有技術 中，緩蝕劑存在著緩蝕效果差W及水溶性差的技術缺陷。而且，本發(fā)明所使用的原料為地溝 油，在降低生產成本的同時，還具有保護環(huán)境的優(yōu)點。
[0066] W上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可W做出若干改進和潤飾，運些改進和潤飾也應 視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種混合脂肪基雙（咪挫嘟季錠鹽），其特征在于，所述雙（咪挫嘟季錠鹽）的化學結 構式為：其中，R為混合脂肪基，Ri選自Η，C出C出和C出C6也中的任意一種，Z為-CH=CH-或 '·..... 〇2. -種混合脂肪基雙(咪挫嘟季錠鹽)的制備方法，其特征在于，所述制備方法為： 步驟一、將地溝油水解，得混合脂肪酸，所得混合脂肪酸為第一產物； 步驟二、第一產物與乙二胺或N-取代乙二胺發(fā)生酷胺化-環(huán)化脫水反應，生成第二產 物； 步驟Ξ、所述第二產物冷卻后，通入二漠代控，發(fā)生季錠化反應，得產品。3. 根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述第一產物與乙二胺或N-取代乙二 胺的質量比為1:(0.22~0.38)。4. 根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述酷胺化-環(huán)化脫水反應在氮氣保 護下進行。5. 根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述酷胺化-環(huán)化脫水反應分Ξ階段 進行： 階段一、所述第一產物與乙二胺或N-取代乙二胺發(fā)生酷胺化反應，W二甲苯為溶劑，反 應過程中即時蒸出酷胺化反應產生的水； 階段二、所述階段一結束后，升溫蒸出所述溶劑； 階段Ξ、所述階段二結束后，發(fā)生環(huán)化反應，減壓蒸饋至沒有液體產生，得第二產物。6. 根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述酷胺化反應的時間為4~化，所述 酷胺化反應的溫度為130~140°C。7. 根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述階段二的反應時間為4~化，所述 階段二的反應溫度為170~180°C。8. 根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述環(huán)化反應的時間為3h，所述環(huán)化 反應的溫度為210~220°C;階段Ξ所述的減壓蒸饋的條件為20~25mmHg。9. 根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述冷卻的溫度為6(TC，所述二漠代 控與所述第一產物的質量比為1:(0.393~0.485)，所述季錠化反應的反應時間為化，所述 季錠化反應的反應溫度為60~70°C。10. -種包括權利要求1所述的混合脂肪基雙（咪挫嘟季錠鹽）或權利要求2至9任意一 項所述的制備方法得到的產品在緩蝕劑中的應用。
【文檔編號】C23G1/26GK106083723SQ201610398839
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】袁斌, 李偉光, 呂松
【申請人】廣東工業(yè)大學