一种咪唑啉两性表面活性剂及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种季锭盐类缓蚀剂，具体设及一种咪挫嘟两性表面活性剂及制备方 法。
【背景技术】
[0002] 在水处理缓蚀剂领域用途较广泛的咪挫嘟衍生物主要是簇酸盐型和硫酸醋型等， 主要用做油田缓蚀剂、杀菌剂、酸洗缓蚀剂;而咪挫嘟季锭盐合成工艺简单、产品水溶性好， 具有较高的表面活性。目前，国内外对咪挫嘟衍生物的合成报道很多，大多采用具有长链烧 基的有机酸作为反应主体，而运种有机酸由于具有长链疏水基，水溶性普遍较差，且对其季 锭化时，多采用氯化卞或硫酸二甲醋作为季锭化试剂，运两种试剂毒性极强，易挥发，对人 体危害大，对环境不友好。因此，选用低毒的季锭化试剂合成新型水溶性咪挫嘟季锭盐可产 生一定的环境效益，具有广阔市场前景。
[0003] 白李、冯拉俊、卢永斌(腐蚀与防护，2014,35(8) :812-818)?二乙締 Ξ胺和油酸为 原料，采用溶剂法与真空法协同使用的方法合成了一种咪挫嘟缓蚀剂，该种产品的水溶性 较差。由庆、王业飞等(腐蚀与防护，2006,27(3) :122-125) W栋桐酸、二乙締 Ξ胺、马来酸酢 为原料合成了一种咪挫嘟型缓蚀剂，而栋桐酸是一种具有长碳链的高级脂肪酸。樊国栋、葛 君、柴玲玲、李学坤、安骄龙、成西涛(精细石油化工，2011，28(1):73-76;应用化工，2013,42 (11): 2005-2008) W油酸、二乙締 Ξ胺为原料，氯化节、环氧氯丙烷为季锭化试剂，合成了新 型咪挫嘟缓蚀剂，运两种季锭化试剂对人具有一定的毒性，同时对环境也有所危害。
[0004] 综上所述，W上专家对缓蚀剂进行了不同程度的研究，多采用长碳链有机酸作为 反应物，季锭化时多采用氯化卞或硫酸二甲醋作为季锭化试剂，运两种试剂毒性强，易挥 发，对生产人员危害大，对环境不友好，因此，上述的研究并没有解决环境友好和低毒性的 问题。
【发明内容】
[0005] 为克服现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种咪挫嘟两性表面活性剂及制 备方法，该方法制得的两性表面活性剂具有环境友好，并且成本低的优点。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
[0007] -种咪挫嘟两性表面活性剂，该表面活性剂的结构式如下：
[000引
[0009] -种咪挫嘟两性表面活性剂的制备方法，包括W下步骤：
[0010] 1)将肉桂酸、二乙締 Ξ胺、携水剂和催化剂加入装有分水器和的保护装置的反应 器中，脱水后得到咪挫嘟中间体；
[0011 ]其中，肉桂酸与二乙締 Ξ胺的摩尔比为1: (1.1~1.3)，携水剂加入量为肉桂酸与 二乙締 Ξ胺总质量的20%~30% ;催化剂加入量为肉桂酸质量的0.1 %~0.3% ;
[001^ 2)向咪挫嘟中间体中加入硫代氨基脈和正辛醇，于140~160°C下反应2~也减压 蒸馈、烘干后得红褐色粘稠状液体，即为硫脈基咪挫嘟；
[0013] 其中，咪挫嘟中间体和硫代氨基脈的摩尔比为1:(1~2);
[0014] 3)室溫下，向硫脈基咪挫嘟中滴加氯乙酸钢溶液，滴毕后升溫至80~100°C反应2 ~4h，得到咪挫嘟两性表面活性剂；
[0015] 其中，硫脈基咪挫嘟与氯乙酸钢溶液中氯乙酸钢的摩尔比为1: (2~3)。
[0016] 所述步骤1)中携水剂为二甲苯或甲苯。
[0017] 所述步骤1)中催化剂为Al2〇3或儀屑。
[0018] 所述步骤1)中脱水的具体过程为:先于150°C~160°C脱水反应4~化，然后升溫到 210°C~220°C，脱水反应4~化。
[0019] 所述步骤2)中正辛醇的加入量为咪挫嘟中间体、硫代氨基脈总质量的50 %~ 70%。
[0020] 所述步骤3)中氯乙酸钢溶液通过W下方法制得:将摩尔比为1:1的氯乙酸、氨氧化 钢加入到水中，得到氯乙酸钢溶液。
[0021] 所得氯乙酸钢溶液的质量浓度为16%。
[0022] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：该化合物W肉桂酸、二乙締 Ξ胺为原 料，通过酷胺化反应和环化反应脱水合成咪挫嘟中间体，然后将合成的硫脈基咪挫嘟中间 体经季锭化得到一种咪挫嘟两性表面活性剂。该咪挫嘟两性表面活性剂可W让缓蚀剂在金 属表面具有较好的吸附能力，因苯环和咪挫嘟环上的N原子，都具有较高的电子云密度，能 够和金属的空d轨道结合形成牢固的配位键，而疏水基团在远离金属表面形成了一层疏水 膜，对电极表面起到外围屏蔽作用。当咪挫嘟季锭化后，N原子结合一个质子或一个基团而 带正电，同时结合一个阴离子形成季锭盐。由于静电引力，季锭阳离子就被吸附在金属表 面，使金属表面带上正电荷，阻止了酸液中的氨离子进一步接近金属表面，从而减缓了金属 的腐蚀。且该产品具有更低的成本和对环境更有利，从而使该缓蚀剂具有优越的缓蚀性能。 本发明提供的肉桂酸咪挫嘟是一种两性表面活性剂，且产品中含有防腐蚀作用的硫脈基 团，能大大提高产品的缓蚀效果，值得在工业化过程中推广；另外，反应原料肉桂酸属于绿 色原料，分子中含有苯环基团，在金属表面的吸附作用更强烈，缓蚀性能高于其连接支链型 基团，运是由于苯环上具有大η键，可W同咪挫嘟环上的C = N键发生共辆，稳定性大大增加， 从而提升缓蚀性能。本发明通过向硫脈基咪挫嘟中滴加氯乙酸钢溶液，制得咪挫嘟两性表 面活性剂，由于氯乙酸钢毒性较小，克服了现有技术中对生产人员危害大，对环境不友好的 问题。
[0023] 进一步的，本发明选用毒性低、便宜易得的氯乙酸钢作为季锭化试剂，合成了水溶 性咪挫嘟季锭盐类缓蚀剂。该缓蚀剂具有亲水基团，水溶性较好，缓蚀率高，生产过程环境 友好，达到了降低缓蚀剂成本，提高操作安全性目的。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明的合成路线图。
[0025] 图2为本发明的红外光谱图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明，但并不用于限制本发明的实 施范围。
[0027] 本发明的咪挫嘟两性表面活性剂的结构式如下：
[002引
[0029] 参见图1，上述咪挫嘟两性表面活性剂的制备，包括W下步骤：
[0030] 1)将肉桂酸、二乙締 Ξ胺、携水剂、催化剂加入装有回流冷凝管、揽拌器、溫度计、 分水器和化保护装置的反应器中，于150°C~160°C脱水反应4~化，反应过程中可陆续看见 有水被溶剂带出，反应4~化出水量基本稳定，然后升溫至210°C~230°C，脱水反应4~化， 减压蒸馈后得到咪挫嘟中间体。
[0031 ]其中，肉桂酸与二乙締 Ξ胺的摩尔比为1: (1.1~1.3)，携水剂加入量为肉桂酸与 二乙締 Ξ胺总质量的20%~30%，并且携水剂为二甲苯或甲苯;催化剂的加入量均为肉桂 酸质量的0.1 %~0.3%，且催化剂为Al2〇3或儀屑。
[0032] 2)向咪挫嘟中间体中加入硫代氨基脈和正辛醇，于140~160°C下反应2~地，减压 蒸馈、烘干后得红褐色粘稠状液体，即为硫脈基咪挫嘟；
[0033] 其中，咪挫嘟中间体和硫代氨基脈的摩尔比为1: (1~2);正辛醇加入量为咪挫嘟 中间体、硫代氨基脈总质量的50%~70%。
[0034] 3)将摩尔比为1:1的氯乙酸、氨氧化钢加入到水中，得到质量浓度为16%的氯乙酸 钢溶液。室溫下，向硫脈基咪挫嘟中滴加氯乙酸钢溶液，滴毕后升溫至80~100°C反应2~ 4h，得到咪挫嘟两性表面活性剂；
[0035] 其中，硫脈基咪挫嘟与氯乙酸钢溶液中氯乙酸钢的摩尔比为1: (2~3)。
[0036] 下面通过具体实施例进一步说明对本发明实施方式。
[0037] 实施例1
[003引咪挫嘟两性表面活性剂的制备方法，包括W下步骤：
[0039] 1)将肉桂酸、二乙締 Ξ胺、二甲苯、Ab化加入装有回流冷凝管、揽拌器、溫度计、分 水器和化保护装置的四口烧瓶中，于150°C脱水反应4h，反应过程中可陆续看见有水被溶剂 带出，反应4h出水量基本稳定，然后升溫到210°C，脱水反应地，减压蒸馈后，得到咪挫嘟中 间体。
[0040] 其中，肉桂酸与二乙締 Ξ胺的摩尔比为1:1.1，二甲苯加入量为肉桂酸与二乙締 Ξ 胺总质量的20% ;Ab化的加入量均为肉桂酸质量的0.1%。
[0041] 2)向咪挫嘟中间体中加入硫代氨基脈和正辛醇，于140°C下反应化，减压蒸馈、烘 干后得红褐色粘稠状液体，即为硫脈基咪挫嘟；
[0042] 其中，纯化后的咪挫嘟中间体和硫代氨基脈的摩尔比为1:1;正辛醇加入量为咪挫 嘟中间体、硫代氨基脈总质量的50 %。
[0043] 3)将摩尔比为1:1的氯乙酸、氨氧化钢加入到水中，得到质量浓度为16%的氯乙酸 钢溶液。室溫下，向硫脈基咪挫嘟中滴加氯乙酸钢溶液，滴毕后升溫至80°C反应化，得到咪 挫嘟两性表面活性剂；
[0044] 其中，硫脈基咪挫嘟与氯乙酸钢溶液中的氯乙酸钢的摩尔比为1:2。
[0045] 实施例2
[0046] 咪挫嘟两性表面活性剂的制备方法，包括W下步骤：
[0047] 1)将肉桂酸、二乙締 Ξ胺、二甲苯、儀屑加入装有回流冷凝管、揽拌器、溫度计、分 水器和化保护装置的四口烧瓶中，于150°c脱水反应4h，反应过程中可陆续看见有水被溶剂 带出，反应4h出水量基本稳定，然后升溫到220°C，脱水反应化，减压蒸馈后得到咪挫嘟中间 体。
[004引其中，肉桂酸与二乙締 Ξ胺的摩尔比为1:1.2，二甲苯加入量为肉桂酸与二乙締 Ξ 胺总质量的25%;儀屑的加入量均为肉桂酸质量的0.2%。
[0049] 2)向咪挫嘟中间体中加入硫代氨基脈和正辛醇，于150°C下反应化，减压蒸馈、烘 干后得红褐色粘稠状液体，即为硫脈基咪挫嘟；
[0050] 其中，咪挫嘟中间体和硫代氨基脈的摩尔比为1:1.5;正辛醇加入量为咪挫嘟中间 体、硫代氨基脈总质量的60%。
[0051] 3)将摩尔比为1:1的氯乙酸、氨氧化钢加入到水中，得到质量浓度为16%的氯乙酸 钢溶液。室溫下，向硫脈基咪挫嘟中滴加氯乙酸钢溶液，滴毕后升溫至90°C反应化，得到咪 挫嘟两性表面活性剂；
[0052] 其中，硫脈基咪挫嘟与氯乙酸钢溶液的摩尔比为1:2.5。
[0化3]实施例3
[0054] 咪挫嘟两性表面活性剂的制备方法，包括W下步骤：
[0055] 1)将肉桂酸、二乙締 Ξ胺、二甲苯、Ab化加入装有回流冷凝管、揽拌器、溫度计、分 水器和化保护装置的四口烧瓶中，于160°C脱水反应4h，反应过程中可陆续看见有水被溶剂 带出，反应4h出