專利名稱：一種樹狀咪唑啉季銨鹽緩蝕劑及其制備方法
一種樹狀咪唑啉季銨鹽緩蝕劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種咪唑啉緩蝕劑及其制備方法，特別是一種樹狀咪唑啉季銨鹽緩蝕 劑及其制備方法。
背景技術：
近些年中，咪唑啉類化合物是有機緩蝕劑中發展較快的一種，其分子結構含有氮 五元雜環，其作用特點是當金屬與酸性溶液接觸時，咪唑啉類化合物可以在金屬表面形成 單分子膜，改變氫離子的氧化還原電位，達到緩蝕的目的。目前，國內在咪唑啉方面報道包括王建華、舒福昌等以二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺、油酸、氯化芐、氯乙酸、 無水乙醇等為原料，合成系列咪唑啉衍生物緩蝕劑。朱馴、周秀芹等以環烷酸、二乙烯三胺、氯化芐為原料，合成了環烷基咪唑啉衍生 物。伍平凡、胡揚根等研究了 2-氨基咪唑啉酮衍生物的平行合成法，該方法應用烯基 膦亞胺1與對氯苯基異氰酸酯的氮雜Wittig反應，得到的碳二亞胺再與仲胺平行反應，一 次性合成了 6種未見文獻報道的咪唑啉酮衍生物。康宏云和李善建用花椒籽油與二亞乙基三胺反應合成了咪唑啉衍生物，再分別與 氯乙酸鈉和氯化芐反應，得到兩性離子咪唑啉衍生物和陽離子咪唑啉衍生物。雖然上述咪唑啉類化合物在防金屬腐蝕方面有一定的作用，但是其緩蝕效率不是 很高，一般在80%左右，同時水溶性也不是很好，從而對咪唑啉類緩蝕劑的應用造成很大的影響。
發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種樹狀咪唑啉季銨鹽緩蝕劑及其制備方法， 其具有較好的緩蝕效果，緩蝕率最高達95. 96%。為實現上述目的，本發明提供了一種樹狀咪唑啉季銨鹽緩蝕劑，其特征在于其化 學結構式如下 其中，Rl 為 C4H9、C7H15、C9H19、CnH23、C15H31、C17H33或C18H37 ；R2 為 CH3-或
M 為 Cr 或 SO:。為實現上述目的，本發明還提供了一種樹狀咪唑啉季銨鹽緩蝕劑的制備方法，其 特征在于包括以下步驟(1):取乙二胺，在溫度為25°C，溶劑為甲醇的條件下，攪拌均勻后，滴入過量的丙 烯酸甲酯，反應24小時，其中甲醇的量以溶解乙二胺為宜；然后，在22°C、133Pa的條件下減 壓蒸餾，除去溶劑甲醇和多余的丙烯酸甲酯，從而得到0. 5代PAMAM ；(2)取步驟⑴得到的0.5代PAMAM，在溫度為25°C，溶劑為甲醇的條件下，攪拌 均勻后，滴入過量的多胺，反應24小時，其中甲醇的量以溶解乙二胺為宜；然后，在75°C、 133Pa的條件下減壓蒸餾，除去溶劑甲醇和多余的多胺，得到1. 0代PAMAM ；(3)將脂肪酸和步驟(2)得到的1.0代PAMAM混合，并添加攜水劑，控制溫度為 140 160°C，反應2小時，其中，脂肪酸和1.0代PAMAM的摩爾比為1 4;然后，升高溫度 至190°C進行環化反應3小時，從而得到樹狀咪唑啉分子中間體；(4)取步驟(3)得到的樹狀咪唑啉分子中間體，在溫度為90°C的條件攪拌均勻 后，滴加季胺化試劑，反應3小時，即得樹狀咪唑啉分子季銨鹽緩蝕劑，其中，樹狀咪唑啉分 子中間體與季胺化試劑的摩爾比為1 1。本發明至少具有以下優點本發明合成出來的樹狀咪唑啉分子季銨鹽緩蝕劑具有 多個咪唑啉環，其緩蝕率最高達95. 96%，遠大于傳統緩蝕劑的緩蝕率80%。
具體實施方式
本發明樹狀咪唑啉季銨鹽緩蝕劑的結構式為 其中，Rl 為 C4H9> C7H15> C9H19> CnH23> C15H31^ C17H33 或 C18H37 ；R2 為 Cf 或 SO廣。本發明樹狀咪唑啉季銨鹽緩蝕劑的制備方法如下實施例1(1)0. 5代PAMAM制備將乙二胺加到帶有攪拌器、回流冷凝管和溫度計的三口瓶 中，在溫度為25°C，溶劑為甲醇的條件下攪拌均勻后，采用滴液管滴加過量的丙烯酸甲酯， 反應24h，其中，甲醇的量以溶解乙二胺為宜，乙二胺與丙烯酸甲酯的摩爾比為1 8;接 著，在22°C、133Pa下進行減壓蒸餾，除去溶劑甲醇和過量的原料丙烯酸甲酯，得到0. 5代 PAMAM ；(2) 1. 0代PAMAM制備將步驟(1)得到的0. 5代PAMAM加到帶有攪拌器、回流冷 凝管和溫度計的三口瓶中，在溫度為25°C，溶劑為甲醇的條件下攪拌均勻后，采用滴液管滴 加過量的二乙烯三胺，反應24h，其中，甲醇的量以溶解乙二胺為宜，0.5代PAMAM與二乙烯 三胺的摩爾比為1 4.5;接著，在751、133 3下進行減壓蒸餾，除去溶劑甲醇和過量的原 料二乙烯三胺，得到1. 0代PAMAM ；(3)戊酸咪唑啉分子中間體的制備取戊酸、步驟(2)得到的1. 0代PAMAM和二甲 苯放置到三口燒瓶中加熱，控制溫度在140 160°C，反應2h，其中，戊酸和1.0代PAMAM的 摩爾比為1 4，二甲苯的添加量為戊酸和1.0代PAMAM總體積的40% ；接著，將溫度升高 到190°C環化反應3h，得到戊酸咪唑啉樹狀分子中間體；(4)樹狀咪唑啉分子季銨鹽的制備取步驟(3)得到的戊酸咪唑啉分子中間體，放 置到三口燒瓶中加熱，在90°C攪拌的條件下，采用滴液管滴加硫酸二甲酯，反應3h，其中， 戊酸咪唑啉分子中間體與硫酸二甲酯的摩爾比為1 1，從而，得到樹狀戊酸咪唑啉分子 季銨鹽緩蝕劑。將該緩蝕劑配制成濃度為20mg/L的緩蝕劑，用靜態失重法測其緩蝕率為 93. 1%。實施例2(1)0. 5代PAMAM制備將乙二胺加到帶有攪拌器、回流冷凝管和溫度計的三口瓶 中，在溫度為25°C，溶劑為甲醇的條件下攪拌均勻后，采用滴液管滴加過量的丙烯酸甲酯， 反應24h，其中，甲醇的量以溶解乙二胺為宜，乙二胺與丙烯酸甲酯的摩爾比為1 8;接 著，在22°C、133Pa下進行減壓蒸餾，除去溶劑甲醇和過量的原料丙烯酸甲酯，得到0. 5代 PAMAM ；
(2) 1. 0代PAMAM制備將步驟(1)得到的0. 5代PAMAM加到帶有攪拌器、回流冷 凝管和溫度計的三口瓶中，在溫度為25°C，溶劑為甲醇的條件下攪拌均勻后，采用滴液管滴 加過量的二乙烯三胺，反應24h，其中，甲醇的量以溶解乙二胺為宜，0.5代PAMAM與二乙烯 三胺的摩爾比為1 4.5;接著，在751、133 3下進行減壓蒸餾，除去溶劑甲醇和過量的原 料二乙烯三胺，得到1. 0代PAMAM ；(3)辛酸咪唑啉分子中間體的制備取辛酸、步驟(2)得到的1. 0代PAMAM和甲苯 放置到三口燒瓶中加熱，控制溫度在140 160°C，反應2h，其中，辛酸和1.0代PAMAM的 摩爾比為1 4，甲苯的添加量為辛酸和1.0代PAMAM總體積的40% ；接著，將溫度升高到 190°C環化反應3h，得到辛酸咪唑啉樹狀分子中間體；(4)樹狀咪唑啉分子季銨鹽的制備取步驟(3)得到的辛酸咪唑啉分子中間體，放 置到三口燒瓶中加熱，在90°C攪拌的條件下，采用滴液管滴加硫酸二甲酯，反應3h，其中， 辛酸咪唑啉分子中間體與硫酸二甲酯的摩爾比為1 1，從而，得到樹狀辛酸咪唑啉分子 季銨鹽緩蝕劑。將該緩蝕劑配制成濃度為20mg/L的緩蝕劑，用靜態失重法測其緩蝕率為 94. 24%。實施例3(1)0. 5代PAMAM制備將乙二胺加到帶有攪拌器、回流冷凝管和溫度計的三口 瓶中，在溫度為25°C，溶劑為甲醇的條件下攪拌均勻后，采用滴液管滴加過量的丙烯酸甲 酯，反應24h，其中甲醇的量以溶解乙二胺為宜，乙二胺與丙烯酸甲酯的摩爾比為1 8;接 著，在22°C、133Pa下進行減壓蒸餾，除去溶劑甲醇和過量的原料丙烯酸甲酯，得到0.5代 PAMAM ；(2) 1. 0代PAMAM制備將步驟(1)得到的0. 5代PAMAM加到帶有攪拌器、回流冷 凝管和溫度計的三口瓶中，在溫度為25°C，溶劑為甲醇的條件下攪拌均勻后，采用滴液管滴 加過量的二乙烯三胺，反應24h，其中甲醇的量以溶解乙二胺為宜，0.5代PAMAM與二乙烯三 胺的摩爾比為1 4.5;接著，在751、133 3下進行減壓蒸餾，除去溶劑甲醇和過量的原料 二乙烯三胺，得到1. 0代PAMAM ；(3)羊蠟酸咪唑啉樹狀分子中間體的制備取羊蠟酸、步驟(2)得到的1.0代 PAMAM和二甲苯放置到三口燒瓶中加熱，控制溫度在140 160°C，反應2h，其中，羊蠟酸和 1. 0代PAMAM的摩爾比為1 4，二甲苯的添加量為羊蠟酸和1. 0代PAMAM總體積的40% ； 接著，將溫度升高到190°C環化反應3h，得到羊蠟酸咪唑啉樹狀分子中間體；(4)樹狀咪唑啉分子季銨鹽的制備取步驟(3)得到的羊蠟酸咪唑啉分子中間體， 放置到三口燒瓶中加熱，在90°C攪拌的條件下，采用滴液管滴加硫酸二甲酯，反應3h，其 中，羊蠟酸咪唑啉分子中間體與硫酸二甲酯的摩爾比為1 1，從而，得到樹狀羊蠟酸咪唑 啉分子季銨鹽緩蝕劑。將該緩蝕劑配制成濃度為20mg/L的緩蝕劑，用靜態失重法測其緩蝕 率為 95. 96%。實施例4(1)0. 5代PAMAM制備將乙二胺加到帶有攪拌器、回流冷凝管和溫度計的三口 瓶中，在溫度為25°C，溶劑為甲醇的條件下攪拌均勻后，采用滴液管滴加過量的丙烯酸甲 酯，反應24h，其中甲醇的量以溶解乙二胺為宜，乙二胺與丙烯酸甲酯的摩爾比為1 8;接 著，在22°C、133Pa下進行減壓蒸餾，除去溶劑甲醇和過量的原料丙烯酸甲酯，得到0.5代PAMAM ；(2) 1. 0代PAMAM制備將步驟(1)得到的0. 5代PAMAM加到帶有攪拌器、回流冷 凝管和溫度計的三口瓶中，在溫度為25°C，溶劑為甲醇的條件下攪拌均勻后，采用滴液管滴 加過量的二乙烯三胺，反應24h，其中甲醇的量以溶解乙二胺為宜，0. 5代PAMAM與二乙烯三 胺的摩爾比為1 4.5;接著，在751、133 3下進行減壓蒸餾，除去溶劑甲醇和過量的原料 二乙烯三胺，得到1. 0代PAMAM ；(3)月桂酸咪唑啉樹狀分子中間體的制備取月桂酸、步驟(2)得到的1.0代 PAMAM和二甲苯放置到三口燒瓶中加熱，控制溫度在140 160°C，反應2h，其中，月桂酸和 1. 0代PAMAM的摩爾比為1 4，二甲苯的添加量為月桂酸和1. 0代PAMAM總體積的40% ； 接著，將溫度升高到190°C環化反應3h，得到月桂酸咪唑啉樹狀分子中間體；(4)樹狀咪唑啉分子季銨鹽的制備取月桂酸咪唑啉分子中間體，放置到三口燒 瓶中加熱，在90°C攪拌的條件下，采用滴液管滴加硫酸二甲酯，反應3h，其中，月桂酸咪唑 啉分子中間體與硫酸二甲酯的摩爾比為1 1，從而，得到樹狀月桂酸咪唑啉分子季銨鹽緩 蝕劑。將該緩蝕劑配制成濃度為20mg/L的緩蝕劑，用靜態失重法測其緩蝕率為95. 52%。實施例5(1)0. 5代PAMAM制備將乙二胺加到帶有攪拌器、回流冷凝管和溫度計的三口 瓶中，在溫度為25°C，溶劑為甲醇的條件下攪拌均勻后，采用滴液管滴加過量的丙烯酸甲 酯，反應24h，其中甲醇的量以溶解乙二胺為宜，乙二胺與丙烯酸甲酯的摩爾比為1 8;接 著，在22°C、133Pa下進行減壓蒸餾，除去溶劑甲醇和過量的原料丙烯酸甲酯，得到0.5代 PAMAM ；(2) 1. 0代PAMAM制備將步驟(1)得到的0. 5代PAMAM加到帶有攪拌器、回流冷 凝管和溫度計的三口瓶中，在溫度為25°C，溶劑為甲醇的條件下攪拌均勻后，采用滴液管滴 加過量的二乙烯三胺，反應24h，其中甲醇的量以溶解乙二胺為宜，0.5代PAMAM與二乙烯三 胺的摩爾比為1 4.5;接著，在751、133 3下進行減壓蒸餾，除去溶劑甲醇和過量的原料 二乙烯三胺，得到1. 0代PAMAM ；(3)棕櫚酸咪唑啉樹狀分子中間體的制備取棕櫚酸、步驟(2)得到的1.0代 PAMAM和甲苯放置到三口燒瓶中加熱，控制溫度在140 160°C，反應2h，其中，棕櫚酸和 1. 0代PAMAM的摩爾比為1 4，甲苯的添加量為棕櫚酸和1. 0代PAMAM總體積的40% ；接 著，將溫度升高到190°C環化反應3h，從而，得到棕櫚酸咪唑啉樹狀分子中間體；(4)樹狀咪唑啉分子季銨鹽的制備取步驟(3)得到的棕櫚酸咪唑啉分子中間 體，放置到三口燒瓶中加熱，在90°C攪拌的條件下，采用滴液管滴加氯化芐，反應3h，其中， 棕櫚酸咪唑啉分子中間體與氯化芐的摩爾比為1 1，從而，得到樹狀棕櫚酸咪唑啉分子 季銨鹽緩蝕劑。將該緩蝕劑配制成濃度為20mg/L的緩蝕劑，用靜態失重法測其緩蝕率為 94. 82%。實施例6(1)0. 5代PAMAM制備將乙二胺加到帶有攪拌器、回流冷凝管和溫度計的三口 瓶中，在溫度為25°C，溶劑為甲醇的條件下攪拌均勻后，采用滴液管滴加過量的丙烯酸甲 酯，反應24h，其中甲醇的量以溶解乙二胺為宜，乙二胺與丙烯酸甲酯的摩爾比為1 8;接 著，在22°C、133Pa下進行減壓蒸餾，除去溶劑甲醇和過量的原料丙烯酸甲酯，得到0.5代PAMAM ；(2) 1. 0代PAMAM制備將步驟(1)得到的0. 5代PAMAM加到帶有攪拌器、回流冷 凝管和溫度計的三口瓶中，在溫度為25°C，溶劑為甲醇的條件下攪拌均勻后，采用滴液管滴 加過量的二乙烯三胺，反應24h，其中甲醇的量以溶解乙二胺為宜，0. 5代PAMAM與二乙烯三 胺的摩爾比為1 4.5;接著，在751、133 3下進行減壓蒸餾，除去溶劑甲醇和過量的原料 二乙烯三胺，得到1. 0代PAMAM ；(3)油酸咪唑啉樹狀分子中間體的制備取油酸、步驟(2)得到的1. 0代PAMAM和 甲苯放置到三口燒瓶中加熱，控制溫度在140 160°C，反應2h，其中，油酸和1.0代PAMAM 的摩爾比為1 4，甲苯的添加量為油酸和1.0代PAMAM總體積的40% ；接著，將溫度升高 到190°C環化反應3h，得到油酸咪唑啉樹狀分子中間體；(4)樹狀咪唑啉分子季銨鹽的制備取步驟(3)得到的油酸咪唑啉分子中間體，放 置到三口燒瓶中加熱，在90°C攪拌的條件下，采用滴液管滴加氯化芐，反應3h，其中，油酸 咪唑啉分子中間體與氯化芐的摩爾比為1 1，從而，得到樹狀油酸咪唑啉分子季銨鹽緩蝕 劑。將該緩蝕劑配制成濃度為20mg/L的緩蝕劑，用靜態失重法測其緩蝕率為94. 66%。實施例7(1)0. 5代PAMAM制備將乙二胺加到帶有攪拌器、回流冷凝管和溫度計的三口瓶 中，在溫度為25°C，溶劑為甲醇的條件下攪拌均勻后，采用滴液管滴加過量的丙烯酸甲酯， 反應24h，其中甲醇的量以溶解乙二胺為宜，乙二胺與丙烯酸甲酯的摩爾比為1 8;接著， 在22°C、133Pa下進行減壓蒸餾，除去溶劑甲醇和過量的原料丙烯酸甲酯，從而得到0. 5代 PAMAM ；(2) 1. 0代PAMAM制備將步驟(1)得到的0. 5代PAMAM加到帶有攪拌器、回流冷 凝管和溫度計的三口瓶中，在溫度為25°C，溶劑為甲醇的條件下攪拌均勻后，采用滴液管滴 加過量的二乙烯三胺，反應24h，其中甲醇的量以溶解乙二胺為宜，0.5代PAMAM與二乙烯三 胺的摩爾比為1 4.5;接著，在751、133 3下進行減壓蒸餾，除去溶劑甲醇和過量的原料 二乙烯三胺，得到1. 0代PAMAM ；(3)硬脂酸咪唑啉樹狀分子中間體的制備取硬脂酸、步驟(2)得到的1.0代 PAMAM和甲苯放置到三口燒瓶中加熱，控制溫度在140 160°C，反應2h，其中，硬脂酸和 1. 0代PAMAM的摩爾比為1 4，甲苯的添加量為硬脂酸和1. 0代PAMAM總體積的40% ；接 著，將溫度升高到190°C環化反應3h，得到硬脂酸咪唑啉樹狀分子中間體；(4)樹狀咪唑啉分子季銨鹽的制備取步驟(3)得到的硬脂酸咪唑啉分子中間 體，放置到三口燒瓶中加熱，在90°C攪拌的條件下，采用滴液管滴加氯化芐，反應3h，其中， 硬脂酸咪唑啉分子中間體與氯化芐的摩爾比為1 1，從而，得到樹狀硬脂酸咪唑啉分子 季銨鹽緩蝕劑。將該緩蝕劑配制成濃度為20mg/L的緩蝕劑，用靜態失重法測其緩蝕率為 94. 17%。由本方法合成的該咪唑啉緩蝕劑具有低刺激性，優良的清洗去垢性能、增效性能、 沖洗性能、化學穩定性以及緩蝕性能，可以廣泛應用于酸洗、水處理、油田注水系統、除銹包 裝等行業。由以上可知由本方法制得的樹狀咪唑啉分子季銨鹽緩蝕劑的緩蝕率最低為 93. 1%,最高達95. 96 %，遠大于傳統緩蝕率的80 %。
以上所述僅為本發明的一種實施方式，不是全部或唯一的實施方式，本領域普通 技術人員通過閱讀本發明說明書而對本發明技術方案采取的任何等效的變換，均為本發明 的權利要求所涵蓋。
權利要求
一種樹狀咪唑啉季銨鹽緩蝕劑，其特征在于其化學結構式如下其中，R1為C4H9、C7H15、C9H19、C11H23、C15H31、C17H33或C18H37；R2為CH3 或M為Cl 或SO42 。FDA0000024266600000011.tif,FDA0000024266600000012.tif
2.一種制備權利要求1所述的樹狀咪唑啉季銨鹽緩蝕劑的制備方法，其特征在于包 括以下步驟(1)取乙二胺，在溫度為25°C，溶劑為甲醇的條件下，攪拌均勻后，滴入過量的丙烯酸 甲酯，反應24小時，其中，甲醇的量以溶解乙二胺為宜；然后，在22°C、133Pa的條件下減壓 蒸餾，除去溶劑甲醇和多余的丙烯酸甲酯，得到0. 5代PAMAM ；(2)取步驟⑴得到的0.5代PAMAM，在溫度為25°C，溶劑為甲醇的條件下，攪拌均勻 后，滴入過量的多胺，反應24小時，其中，甲醇的量以溶解0.5代PAMAM為宜；然后，在75°C、 133Pa的條件下減壓蒸餾，除去溶劑甲醇和多余的多胺，得到1. 0代PAMAM ；(3)將脂肪酸和步驟(2)得到的1.0代PAMAM混合，并添加攜水劑，控制溫度為140 160°C，反應2小時，其中，脂肪酸和1.0代PAMAM的摩爾比為1 4 ；然后，升高溫度至190°C 進行環化反應3小時，從而得到樹狀咪唑啉分子中間體；步驟四取步驟(3)得到的樹狀咪唑啉分子中間體，在溫度為90°C的條件攪拌均勻后， 滴加季胺化試劑，反應3小時，即得樹狀咪唑啉分子季銨鹽緩蝕劑，其中，樹狀咪唑啉分子 中間體與季胺化試劑的摩爾比為1 1。
3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(2)中，所述0.5代PAMAM和多胺 的摩爾比為1 4. 5。
4.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(1)中，所述乙二胺和丙烯酸甲酯 的摩爾比為1:8。
5.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟(3)中，所述攜水劑的添加量為脂 肪酸和1. 0代PAMAM總體積的40%。
6.如權利要求2、3、4或5所述的制備方法，其特征在于所述脂肪酸為戊酸、辛酸、羊 蠟酸、月桂酸、棕櫚酸、油酸或硬脂酸。
7.如權利要求2、3、4或5所述的制備方法，其特征在于所述多胺為二乙烯三胺。2
8.如權利要求2、3、4或5所述的制備方法，其特征在于攜水劑為二甲苯或甲苯。
9.如權利要求2、3、4或5所述的制備方法，其特征在于季胺化試劑為氯化芐或硫酸二甲酯。
全文摘要
本發明提供了一種樹狀咪唑啉季銨鹽緩蝕劑及其制備方法，(1)將乙二胺和丙烯酸甲酯在25℃，溶劑為甲醇中攪拌反應24h，然后減壓蒸餾，得到0.5代PAMAM；(2)將0.5G代PAMAM和多胺在25℃，溶劑為甲醇中攪拌反應24h，然后減壓蒸餾，得到1.0代PAMAM；(3)將脂肪酸和1.0代PAMAM以及攜水劑混合，控制溫度為140～160℃，反應2h后將溫度升高到190℃環化反應3h，得到樹狀咪唑啉中間體；(4)在90℃攪拌的條件下，將咪唑啉中間體和季胺化試劑以摩爾比為1∶1投料，反應3h即可。本發明合成的緩蝕劑含有多個咪唑啉環，其緩蝕率最高達95.96％，遠大于傳統緩蝕劑的緩蝕率80％。
文檔編號C07D233/16GK101921233SQ20101024924
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月10日 優先權日2010年8月10日
發明者孫衛玲, 張光華, 王騰飛, 董惟昕, 費菲 申請人:陜西科技大學