专利名称：用天然植物胶粉进行氮杂环化合物改性制备酸缓蚀剂方法
技术领域：
本发明是利用天然植物胶粉进行氮杂环化合物改性制备酸缓蚀剂的方法，属精细化工技术领域，特别涉及酸缓蚀剂的制备技术。
背景技术：
在金属的酸洗及油气井的酸化过程中，都需要投加酸腐蚀缓蚀剂，以减缓金属材料表面坑蚀、氢脆及失重腐蚀。酸腐蚀缓蚀早期采用无机化合物，砷酸盐是最早使用的无机缓蚀剂，它具有良好的缓蚀性能，而且价格低廉，但因其毒性及有严重坑蚀的危险性，现在已很少使用；目前普遍使用的是有机缓蚀剂，常用的有机缓蚀剂有以下几大类(1)含氮化合物包括单胺、二胺、酰胺、炔氧甲基胺、曼尼斯碱、炔醇、季胺盐、杂环芳香含氮化合物(如吡啶、喹啉及其衍生物)等，其中杂环芳香含氮化合物使用最多，效果最好；(2)醛类如甲醛和肉桂醛。甲醛是常用的低浓度(＜15％)及低温盐酸酸洗缓蚀剂。肉桂醛是近年来研制成功并应用于酸化作业的缓蚀剂，具有低毒、缓蚀效果好等优点(3)炔醇类脂肪族炔醇如丙炔醇、丁炔醇、乙炔醇等，尤其丙炔醇是在油气田酸化作业中使用的盐酸缓蚀剂的关键成份。它能有效地防止中碳钢在盐酸中的腐蚀和氢渗透作用；(4)a-链烯苯基酮类a-链烯苯基酮或其母体是近年来开发的一类新型酸腐蚀缓蚀剂，它具有在高温高浓度盐酸中缓蚀效果好，无毒等优点。80年代以来，国外在酸缓蚀剂的研究领域中，其主攻方向之一是开发吡啶季胺盐、喹啉季胺盐类改性产品。这类改进产品的优点是在高温高浓度酸中的缓蚀效果好，热稳定性高，此类药剂兼有缓蚀剂、破乳剂、阳离子表面活性剂功能，是一种多功能高效缓蚀剂。另外，开发以吡啶季胺盐或喹啉季胺盐改性产物、a-链烯苯基酮为基础组分，通过选择不同材料进行复配，制得一系列耐温性能高，缓蚀性能好的复合缓蚀剂是近年国外研究工作十分活跃的领域。总结国内外目前应用的酸缓蚀剂，绝大部分是化学合成产品，一般应用时投加量较大，且存在应用后生物降解比较困难，使用成本较高等缺陷。且有一定的毒性，因此，在一定程度上限制了这类药剂的使用范围。查阅专利文献尚未发现有利用植物胶粉进行氮杂环季胺盐改性制备酸缓蚀剂的相关专利。
发明内容
本发明的目的就是为了克服和解决现有酸缓蚀剂绝大部分是化学合成产品，一般应用时投加量较大，且存在应用后生物降解比较困难、使用成本较高、并有一定毒性、在一定程度上限制了其使用范围等的缺点和问题，研究发明一种能克服和解决现有酸缓蚀剂用量较大、难生物降解、有毒性、成本较高等的缺点和问题，而主要原料采用植物胶粉、用后易生物降解、使用过程中不会产生二次污染、实现人们随着矿物资源的枯竭，希望寻找价廉、可再生、易降解、使用范围广的利用天然植物进行氮杂环化合物改性制备酸缓蚀剂的方法。
本发明是通过下述方法技术方案来实现的其制备方法步骤为(其各组分均为重量百分比)，步骤(1)首先制备吡啶或喹啉的氮杂环季胺盐阳离子醚化剂，它是用35～75％的浓盐酸与等摩尔的吡啶或喹啉反应生成含氮杂环化合物的盐酸盐，然后再与等摩尔的环氧氯丙烷起反应，即可形成氮杂环季铵盐阳离子醚化剂；步骤(2)制得氮杂环季胺盐阳离子醚化剂后，在碱——氢氧化钠或氢氧化钾的催化作用下与植物胶粉——树胶份或瓜尔豆胶粉发生接枝反应先称取植物胶粉——树胶粉或瓜尔豆胶粉3～10％，用2～10％有机溶剂——乙醇或异丙醇将植物胶粉湿润，再称取4～14％的浓度为20～30％的氢氧化纳或氢氧化钾，加入到已被湿润的植物胶粉上，并搅拌均匀，将植物胶粉进行碱化处理，碱化处理时间0.3～1小时；步骤(3)最后加入7～25％已经制得的氮杂环季胺盐阳离子醚化剂，使其与已碱化处理好的植物胶粉混合均匀，开始进行醚化反应，反应温度控制在30～40℃，醚化反应时间0.3～1小时；步骤(4)在醚化后的中间产物中加入50～82％的去离子水，并搅拌均匀，将反应体系的温度升至55～70℃，保温1～3小时进行熟化反应后，即制得本产品——酸缓蚀剂。
本发明的基本原理为首先合成制作季胺化反应的醚化剂含氮杂环化合物如吡啶、喹啉属于弱有机碱，它可与质子酸——盐酸发生放热反应，生成盐；形成的氮杂环化合物的盐酸盐与环氧氯丙烷反应，即可得氮杂环季胺盐阳离子醚化剂；合成的氮杂环季胺盐阳离子醚化剂再在催化剂碱的催化作用下与植物胶粉如树胶粉、瓜尔豆胶粉等发生接枝反应即可制得本产品——酸缓蚀剂。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果(1)随着矿物资源的枯竭，人们更希望寻找可再生利用的，污染较少的“绿色产品”。合成药剂一般以矿物资源为原料，而天然高分子改性产品是以天然植物资源为主要原料，具有价廉、可以再生等优点。故天然高分子改性酸缓蚀剂与合成药剂相比，具有一些明显优势，故可以预料这类天然高分子改性药剂在未来具有一定的发展前景；(2)国内外目前应用的酸缓蚀剂，绝大部分是化学合成产品，一般应用时投加量较大，且存在应用后生物降解比较困难，使用成本较高等缺陷，而用本方法制备的天然植物胶粉改性的酸缓蚀剂是以天然植物资源为主要原料，具有价廉、可以再生等优点，故天然高分子改性酸缓蚀剂与合成药剂相比，具有一定明显的优势；(3)应用实验研究及使用结果表明，用本方法制得的天然植物胶粉改性的酸缓蚀剂还具有药剂投加量少，缓蚀效果好的优点。在1M的盐酸中，药剂投加量只需要20～80mg/L，即可达到96％以上的缓蚀效果；(4)进一步的应用实验研究及使用结果表明，本发明的酸缓蚀剂还具有长效的缓蚀作用，即药剂投加入酸中后，即使在酸中存放的时间超过2个月，本发明制得的酸缓蚀剂仍具有较好的缓蚀性能，该优点是一般合成药剂不具备的。
具体实施例方式发明人经过多年的研究、试验，有很多成功的实施例，现仅举三个实施例如下表表1所示。表1
权利要求
1.一种利用天然植物胶粉进行氮杂环化合物改性制备酸缓蚀剂的方法，其方法步骤为其各组份均为重量百分比，步骤(1)首先制备吡啶或喹啉的氮杂环季胺盐阳离子醚化剂，它是用35～75％的浓盐酸与等摩尔的吡啶或喹啉反应生成含氮杂环化合物的盐酸盐，然后再与等摩尔的环氧氯丙烷起反应，即可形成氮杂环季铵盐阳离子醚化剂；步骤(2)制得氮杂环季胺盐阳离子醚化剂后，在碱——氢氧化钠或氢氧化钾的催化作用下再与植物胶粉——树胶粉或瓜尔豆胶粉进行接枝反应先称取植物胶粉——树胶粉或瓜尔豆胶粉3～10％，用2～10％有机溶剂——乙醇或异丙醇将植物胶粉湿润，再称取4～14％的浓度为20～30％的氢氧化钠或氢氧化钾，加入到已被湿润的植物胶粉上，并搅拌均匀，将植物胶粉进行碱化处理，碱化处理时间0.3～1小时；步骤(3)然后加入7～25％已经制得的氮杂环季胺盐阳离子醚化剂，使其与已碱化处理好的植物胶粉混合均匀，开始进行醚化反应，反应温度控制在30～40℃，醚化反应时间0.3～1小时；步骤(4)在醚化后的中间产品中加入50～82％的去离子水，并搅拌均匀，将反应体系的温度升至55～70℃，保温1～3小时进行熟化反应后，即制得本产品——酸缓蚀剂。
全文摘要
本发明是用天然植物胶粉进行氮杂环化合物改性制备酸缓蚀剂的方法。其步骤为(1)首先制备吡啶或喹啉的氮杂环季铵盐阳离子醚化剂；(2)在碱催化作用下，发生接枝反应；先称取植物胶粉，用有机溶剂将植物胶粉湿润，再将氢氧化钠或氢氧化钾，加入到被湿润植物胶粉并搅拌均匀，将植物胶粉进行碱化处理；(3)碱化处理一定时间后加入氮杂环醚化剂，并混合均匀，在一定温度下醚化反应一定时间；(4)在醚化后的中间产物中加入去离子水并搅拌均匀，且升温到一定温度并保温一定时间进行熟化，即制得本酸缓蚀剂。本发明克服和解决了现有酸缓蚀剂用量大、难生物降解、有毒性、成本高等缺点和问题，使用本发明产品用量小、易生物降解、成本低、使用范围广。
文档编号C23F11/14GK1390982SQ02134350
公开日2003年1月15日 申请日期2002年7月15日 优先权日2002年7月15日
发明者汪晓军, 肖锦 申请人:华南理工大学