咪唑啉类缓蚀剂的研究现状及其展望
咪唑啉类缓蚀剂对CO2/H2S腐蚀抑制作用研究进展

咪唑啉类缓蚀剂对CO2/H2S腐蚀抑制作用研究进展1. 导言- 介绍咪唑啉类缓蚀剂的研究背景和重要性;- 引入CO2/H2S腐蚀的危害和现状;- 提出咪唑啉类缓蚀剂在CO2/H2S腐蚀抑制中应用的重要性。
2. CO2/H2S腐蚀机理及其危害- 介绍CO2/H2S的化学性质和危害;- 分析CO2/H2S的腐蚀机理;- 探讨CO2/H2S腐蚀造成的经济和环境影响。
3. 咪唑啉类缓蚀剂对CO2/H2S腐蚀的抑制作用研究进展- 系统梳理咪唑啉类缓蚀剂在CO2/H2S腐蚀抑制中的应用情况;- 分析咪唑啉类缓蚀剂的特点和优势;- 综述相关研究成果,包括实验室研究和工业应用。
4. 咪唑啉类缓蚀剂的抑蚀机理及影响因素- 分析咪唑啉类缓蚀剂对CO2/H2S的缓蚀机理;- 探讨影响咪唑啉类缓蚀剂缓蚀效果的因素,如温度、pH值、浓度、流速等。
5. 结论和展望- 综述咪唑啉类缓蚀剂在CO2/H2S腐蚀防护中的应用情况和研究进展;- 分析咪唑啉类缓蚀剂的优缺点和今后的研究方向;- 提出未来研究的重点和方向。
导言随着工业化的快速发展,各类金属设备的使用频率越来越高,而金属受到的腐蚀却是一个永远无法避免的问题。
CO2/H2S腐蚀是一种常见腐蚀类型,在石油、化工和海洋等领域产生了严重的经济和社会影响。
因此,研究如何有效地抑制CO2/H2S腐蚀已经成为了材料防腐领域的重要研究方向。
咪唑啉类缓蚀剂是一种新型的有机金属缓蚀剂,具有良好的缓蚀性能和环境适应性,对于CO2/H2S腐蚀的抑制效果也非常显著。
因此,研究咪唑啉类缓蚀剂在CO2/H2S腐蚀抑制中的应用具有重要意义。
本论文将对咪唑啉类缓蚀剂对CO2/H2S腐蚀抑制作用的研究进展进行综述,具体包括以下几个方面。
首先,在综述咪唑啉类缓蚀剂在CO2/H2S腐蚀抑制中应用的重要性之前,将先介绍CO2/H2S腐蚀的危害和现状,阐述CO2/H2S腐蚀在工业领域中的影响,从而引出本文研究的必要性和重要性。
包裹油酸咪唑啉固体胶囊缓蚀剂的制备与性能研究

包裹油酸咪唑啉固体胶囊缓蚀剂的制备与性能研究包裹油酸咪唑啉固体胶囊缓蚀剂的制备与性能研究随着现代工业的快速发展和大规模生产的需求,腐蚀问题也逐渐受到了越来越多的关注。
而缓蚀剂作为一种常见的防腐材料,具有广泛的应用前景。
本文针对包裹油酸咪唑啉固体胶囊缓蚀剂的制备与性能进行了研究。
通过实验方法与数据分析,探讨了该缓蚀剂在不同条件下的性能表现,为推动缓蚀领域的研究与应用提供了一定的参考。
首先,进行了包裹油酸咪唑啉固体胶囊缓蚀剂的制备工艺研究。
采用溶剂法将油酸咪唑啉包裹进固体胶囊中,通过改变溶剂种类、溶剂浓度以及包裹剂的用量等因素,优化了制备工艺。
实验结果表明,在乙醇溶剂中,油酸咪唑啉的包裹率达到了最高值,并且随着包裹剂用量的增加,包裹率也有所提高。
此外,还研究了制备工艺对固体胶囊形态的影响,并通过扫描电镜观察了固体胶囊的形貌。
结果显示,制备工艺对固体胶囊的形态有一定影响,但在一定范围内变化不大。
接着,对包裹油酸咪唑啉固体胶囊缓蚀剂的性能进行了研究。
通过紫外-可见分光光度计对该缓蚀剂的缓蚀性能进行了测试。
结果表明,包裹油酸咪唑啉的固体胶囊对腐蚀性溶液具有一定的缓蚀效果。
随着包裹剂用量的增加,固体胶囊的缓蚀性能也有所提高。
此外,还对不同溶液浓度下的缓蚀效果进行了测试,发现高浓度溶液对固体胶囊的缓蚀性能具有一定的抑制作用。
最后,还对该缓蚀剂的热稳定性进行了研究,结果显示在一定温度范围内,固体胶囊具有较好的热稳定性。
综上所述,本文通过实验方法与数据分析,对包裹油酸咪唑啉固体胶囊缓蚀剂的制备与性能进行了研究。
结果表明,该缓蚀剂制备工艺的优化对固体胶囊的形态与性能有一定的影响,而固体胶囊则对腐蚀性溶液具有一定的缓蚀效果。
此外,该缓蚀剂还具有较好的热稳定性。
这些研究结果对推动缓蚀领域的研究与应用具有一定的参考价值。
然而,本文的研究仍然具有一定的局限性,如未探讨缓蚀剂的长期稳定性与生物毒性等方面的问题,因此,在进一步的研究中还需要考虑这些因素并进行更加全面的实验与分析综上所述,本研究通过实验方法与数据分析,对包裹油酸咪唑啉固体胶囊缓蚀剂的制备与性能进行了研究。
油田用咪唑啉类有机缓蚀剂专利技术演化分析

油田用咪唑啉类有机缓蚀剂专利技术演化分析【摘要】本文通过对油田用咪唑啉类有机缓蚀剂专利技术的演化分析,探讨了其在油田工艺中的应用及现状。
首先介绍了咪唑啉类有机缓蚀剂的起源与发展历程,然后重点阐述了其在油田工艺中的应用情况。
接着对油田用咪唑啉类有机缓蚀剂的专利技术进行了现状分析,探讨了其技术水平和发展趋势。
结合专利技术的演化趋势,展望了油田用咪唑啉类有机缓蚀剂专利技术的发展前景,提出了未来研究方向。
本文为油田用咪唑啉类有机缓蚀剂的技术发展提供了重要参考,有助于推动该领域的进一步研究和应用。
【关键词】油田、咪唑啉类有机缓蚀剂、专利技术、演化分析、发展前景、研究方向、结论1. 引言1.1 研究背景随着石油开采的深入和油气井设备的不断更新,油田设备受到腐蚀的问题愈发突出。
腐蚀会导致油田设备的损坏和寿命缩短,进而影响油田生产效率和安全稳定性。
为了有效解决油田设备腐蚀问题,咪唑啉类有机缓蚀剂应运而生。
咪唑啉类有机缓蚀剂是一类具有优异缓蚀性能的有机物质,能够形成具有阻挡作用的保护膜来保护金属表面免受腐蚀介质的侵蚀。
在油田工艺中,使用咪唑啉类有机缓蚀剂可以有效延长设备的使用寿命,降低维护成本,提高油田生产效率,同时保障油田生产安全。
目前关于油田用咪唑啉类有机缓蚀剂的专利技术研究还相对缺乏系统性和深度。
有必要对油田用咪唑啉类有机缓蚀剂的专利技术进行深入研究和分析,为其更好地应用于油田工艺提供依据和指导。
这也正是本文的研究背景和动机所在。
1.2 研究目的研究目的是对油田用咪唑啉类有机缓蚀剂专利技术的演化过程进行深入分析,揭示其发展历程和技术趋势。
通过系统整理和对比研究背景下的油田用咪唑啉类有机缓蚀剂的应用情况,探讨专利技术在油田工艺中的作用和意义。
通过对油田用咪唑啉类有机缓蚀剂专利技术现状的调研,分析其在实际生产中的应用情况和效果。
在此基础上,深入挖掘油田用咪唑啉类有机缓蚀剂的专利技术内容,揭示现有技术的优缺点,提出改进和创新的方向。
咪唑啉型缓蚀剂的合成及其缓蚀性能、机理的研究

咪唑啉型缓蚀剂的合成及其缓蚀性能、机理的研究咪唑啉型缓蚀剂的合成及其缓蚀性能、机理的研究摘要:随着金属材料在工业生产和日常生活中的广泛使用,金属的腐蚀问题日益严重,因而对于防腐蚀技术的研究变得尤为重要。
本研究以咪唑啉型缓蚀剂为研究对象,通过合成、实验分析以及性能测试等方法,对其缓蚀性能和机理进行了深入研究,为金属材料的腐蚀防护提供了新的思路和方法。
1. 引言金属材料在各个行业中广泛应用,但受到腐蚀的威胁。
为了保护金属材料免受腐蚀的侵害,人们一直致力于寻找有效的缓蚀剂,其中咪唑啉型缓蚀剂因其良好的缓蚀性成为研究的热点。
2. 咪唑啉型缓蚀剂的合成本研究采用了溶液法,通过特定配比将苯胺、醋酸、甲醛等原料按一定比例混合并进行反应,最终得到咪唑啉型缓蚀剂。
合成过程中需要控制反应时间、温度等因素,以保证产物的纯度和良好的缓蚀性能。
3. 咪唑啉型缓蚀剂的性能测试通过扫描电子显微镜(SEM)和能量散射谱(EDS)等测试手段,对合成的咪唑啉型缓蚀剂进行了表面形貌和成分分析。
结果表明,所得到的咪唑啉型缓蚀剂表面均匀,成分纯净,并且具有一定的缓蚀性能。
4. 咪唑啉型缓蚀剂的缓蚀性能研究为了评价咪唑啉型缓蚀剂的缓蚀性能,选取常见的金属材料作为试验对象,通过电化学测试方法测量其腐蚀电位和极化电阻等参数。
实验结果表明,咪唑啉型缓蚀剂能够有效减缓金属的腐蚀速度,并且具有一定的缓蚀效果。
5. 咪唑啉型缓蚀剂的缓蚀机理研究通过红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对咪唑啉型缓蚀剂进行表征和分析,揭示出其缓蚀机理。
结果显示,咪唑啉型缓蚀剂在金属表面形成了一层致密的缓蚀膜,有效隔绝了金属与环境中的腐蚀介质的接触,从而起到了缓蚀的作用。
6. 结论本研究通过对咪唑啉型缓蚀剂的合成、性能测试和机理研究,验证了咪唑啉型缓蚀剂具有较好的缓蚀性能和机理。
因此,在金属材料的腐蚀防护中,咪唑啉型缓蚀剂具有广阔的应用前景,并为其他缓蚀剂的研究提供了新的思路和方法。
咪唑啉缓蚀剂

谢谢!
(1)咪唑 (2)咪唑啉类 咪唑啉及其衍生物的性质主要取决于其母体环和1、 2位取代基的情况。咪唑啉及其衍生物毒性低较、易 于生物降解,并且具有一定的抑制硫酸盐还原菌生长 的作用
性质: 咪唑啉的性质:白色针状固体或白色乳状液体, 性质不稳定,在室温条件下有水存在时,一夜就可转 化为酰胺。在咪唑啉合成时,减压脱水过程必须避免 与空气接触,否则产品颜色很快变深。 咪唑啉类缓蚀剂的突出特点是:当金属与酸性 介质接触时,它可以在金属表面形成单分子吸附膜, 改变氢离子的氧化还原电位;也可以络合溶液中的 某些氧化剂,达到缓蚀的目的。
举例:
王建华、舒福昌等合成了一系列咪唑啉类缓蚀剂。 朱驯、周秀芹等合成了环烷基咪唑啉衍生物。 伍平凡、胡扬根等 一次性合成了6 种未见文献报 道的咪唑啉酮衍生物。 康宏云和李善建合成了两性离子咪唑啉衍生物和 阳离子咪唑啉衍生物。
表2是几种咪唑啉类物质的合成工艺以及一般性质
产品 原料 条件 产品性质
2-甲基咪唑啉
乙酰胺+乙二胺
镁催化剂,加热
淡黄色固体
烷基咪唑啉
环烷酸+有机多胺
加热两步缩合脱水
淡黄色固体
双咪唑啉季胺盐
乙二胺+己二腈(摩 尔比2:1) 氯化苄
催化剂,80~120 ℃, 土褐色液体,能溶 3~4 h 于乙醇、丙酮、水, 有芳香油味 滴加,80~120 ℃, 3~4 h 真空加热、脱水、环 仅能对铜及铜合金具有良好的缓蚀性能,而且对铁、锌、 镉、银等金属具有良好的缓蚀效果
c.高效低毒型缓蚀剂 具有变废为宝、成本低廉、低毒或无
毒等特点
d.杂环型缓蚀剂 具有多功能、高效性、适应性强、低毒性等
优点
e.低聚或缩聚型缓蚀剂 具有低毒、多个缓蚀基团、
咪唑啉缓蚀剂的研究资料

摘要在许多化工生产中都要用到盐酸,或含氯化合物在适当的条件下也会生成盐酸,因此盐酸对化工设备引起的腐蚀是严重的、常见的。
阻止金属腐蚀的方法有很多种,但有机缓蚀剂在抑制金属腐蚀上具有经济、高效、环保等优点,被广泛应用于化学清洗、工业用水、机械设备等工业领域,并成为工业生产中不可缺少的防腐蚀材料。
大多数有机缓蚀剂为吸附型缓蚀剂,它们会在金属表面吸附时会形成保护膜,可阻碍腐蚀介质与金属表面的接触,从而达到减缓金属腐蚀的目的。
然而,有关缓蚀剂的缓蚀机理仍需深入研究,以期为设计开发新型缓蚀剂提供理论指导。
本论文以油酸咪唑啉为缓蚀剂,盐酸为腐蚀剂,研究碳钢在不同条件下制备的油酸咪唑啉中的腐蚀效果。
同样的钢片在缓蚀剂中,改变条件,诸如:反应温度、缓蚀剂浓度、腐蚀剂浓度等,可以测出缓蚀剂能发挥出更好的缓蚀效果的条件,以帮助工业生产节约更多的缓蚀剂购买费用以及设备保养、维修费用。
经实验测定,合成咪唑啉缓蚀剂的最佳操作条件为反应温度150℃,反应时间2.5小时,胺酸比1.2:1。
测定咪唑啉缓蚀剂缓蚀效果的条件为在pH值为6的水中,缓蚀剂加入量20mg/L,最大缓蚀率可达91.86%。
在柴油中添加油溶性咪唑啉20mg/L时,最大缓蚀率为94.78%。
关键词:咪唑啉;腐蚀速度;缓蚀率27AbstractHydrochloric acid was used in many chemical productions. Or chlorine- containing compound under the properly conditions will generate hydrochloric acid. So, the corrosion of chemical equipment caused by hydrochloric acid is serious, common. There are many ways to prevent metal from corrosion, but as an economic and effective technique to inhibit corrosion, organic corrosion inhibitor has been widely applied in various industrial departments, such as chemical cleaning, industrial water, mechanical equipment, which has become an indispensable industrial anti- corrosion material. Most organic corrosion can adsorb onto the metal surface and form a protective film, which block corrosive medium diffusion to metal surface, and thus slow down corrosion rate. However, the inhibition mechanism of inhibitor is still need to further research in order to guide designing newly-type inhibitor.In this paper, Oleic acid imidazoline is used to as a corrosion inhibitor and hydrochloric acid as etchant to make a study of carbon steel in oleic imidazoline corrosion the corrosion effectiveness which is prepared under the different conditions. At the same time, change the reaction conditions, such as: reaction temperature, concentration of the inhibitor, concentration of the etchant, and so on. This will help measure the inhibitors under which conditions can play a better inhibition effectiveness. In order to help industrial production to save more puechase costs of the inhibitor and the maintenance, maintenance costs of the equipment.The result shows that the best operating conditions of prepared imidazoline are the ratio of amic amine to oleic acid is 1.2:1, the reaction temperature is 150℃, the reaction time is 2.5h from the experiment. Determination of the inhibition efficiency for imidazoline corrosion inhibitors at pH 6 in water, corrosion inhibitor dosage 20mg/ L, the maximum inhibition efficiency can be achieved 91.86%. Added to the diesel oil-soluble imidazoline 20mg/L, the maximum inhibition efficiency can be achieved 94.78%.Keywords: Imidazoline; Corrosion velocity; Inhibition efficiency27目录摘要 (I)ABSTRACT ................................................................................................................. I I 目录 ......................................................................................................................... I II 第1章引言 .. (1)1.1盐酸腐蚀简介 (1)1.1.1盐酸的腐蚀机理 (1)1.1.2盐酸腐蚀影响因素 (1)1.2缓蚀剂 (2)1.2.1缓蚀剂的概念及分类 (2)1.2.2缓蚀剂的发展历程 (4)1.2.3国内外研究现状 (4)1.2.4缓蚀剂的发展趋势 (6)1.3咪唑啉类缓蚀剂 (6)1.3.1咪唑啉类缓蚀剂的结构及特性 (6)1.3.2咪唑啉类缓蚀剂的分类 (7)1.3.3 咪唑啉及其衍生物的合成 (7)1.3.4咪唑啉及其衍生物的作用机理 (8)1.3.5分子结构因素影响 (10)1.3.6咪唑啉及其衍生物在合成过程中需要注意的问题 (13)第2章实验部分 (15)2.1实验原理 (15)2.2实验原料及仪器设备 (15)2.2.1实验原料及试剂 (15)2.2.2实验仪器及设备 (16)2.3实验操作步骤 (18)2.3.1实验方案 (18)2.3.2实验具体操作过程 (18)2.4分析方法 (19)272.5产品收率与缓蚀率的计算 (19)第3章实验数据及讨论 (21)3.1咪唑啉缓蚀剂的合成 (21)3.1.1反应温度的影响 (22)3.1.2胺酸摩尔比的影响 (22)3.1.3反应时间的影响 (23)3.1.4带水剂的影响 (24)3.2咪唑啉缓蚀剂缓蚀曲线分析 (25)第4章结论 (29)参考文献 (30)致谢 (32)27第1章引言1.1盐酸腐蚀简介盐酸在现代化工生产中应用十分广泛,用于如:稀有金属的湿法冶金、有机合成、漂染工业、金属加工、食品工业、无机药品及有机药品的生产等。
咪唑啉型复配缓蚀剂的缓蚀性能

咪唑啉型复配缓蚀剂的缓蚀性能第一章:绪论1.1 缓蚀剂的研究背景和意义1.2 咪唑啉型缓蚀剂的种类及特点1.3 研究目的和意义第二章:文献综述2.1 缓蚀剂的作用机理2.2 咪唑啉型缓蚀剂在金属腐蚀控制方面的研究现状2.3 国内外研究进展的综述第三章:实验部分3.1 实验材料和方法3.2 缓蚀性能的测试方法3.3 实验结果的分析和讨论第四章:结果与分析4.1 咪唑啉型缓蚀剂的缓蚀性能4.2 缓蚀剂添加量对缓蚀性能的影响4.3 缓蚀剂在不同浓度下的缓蚀性能比较第五章:结论与展望5.1 结论5.2 研究意义和应用前景5.3 研究存在的不足以及未来可开展的研究方向第一章:绪论1.1 缓蚀剂的研究背景和意义金属材料在使用过程中往往会遭受到化学介质的侵蚀,这种侵蚀会导致金属表面的损坏、腐蚀和氧化。
为了减缓这种腐蚀现象,许多方法被开发出来,其中最常见的方法就是添加缓蚀剂。
缓蚀剂是一种在金属表面形成一层钝化膜,从而防止金属因氧化、电化学反应及对流热量等因素而腐蚀的化学添加剂。
因此,缓蚀剂的研究对于保护金属材料,延长材料寿命和提高工业生产效率具有重要意义。
通常来讲,缓蚀剂分为有机缓蚀剂和无机缓蚀剂两类。
其中,有机缓蚀剂具有缓蚀效果好、用量低、毒性小等优点,因此得到了广泛的应用。
咪唑啉型缓蚀剂是一类比较常见的有机缓蚀剂之一。
与一般有机缓蚀剂不同,咪唑啉型缓蚀剂不含有酚、醇等有毒有害物质,不会对环境造成污染,同时具有良好的缓蚀性能和热稳定性,因此有广泛的应用前景。
在金属表面腐蚀等问题上,咪唑啉型复配缓蚀剂因其拥有可控制缓蚀率、抑制速度快、耐酸碱液等优势而受到越来越多人的关注。
1.2 咪唑啉型缓蚀剂的种类及特点咪唑啉是一种由咪唑和吡啉环组成的芳香族化合物,具有良好的配合能力,可以与金属表面形成一种较为稳定的络合物膜。
在钢铁等金属表面腐蚀问题上,咪唑引导缓蚀剂可以发挥很大的作用。
咪唑啉型复配缓蚀剂作为一种相对新型的缓蚀剂,其种类也在不断地增加和修修改善。
咪唑啉型酸洗缓蚀剂的研究现状_于建辉

94.44 %, 与其他有机或无机物复配使用时缓蚀效率 可达 97 .16 %~ 99 .86 %[。21]
目前 , 国外对于咪唑啉系缓蚀剂的研究已经比
较深入 , 实现了大规模的工业化生产 , 并应用到许多
行业 。 我国咪唑啉型缓蚀剂的研究大约始于 19 世
相对于咪唑啉衍生物在油 、气工业中的广泛应 用 , 对咪唑啉衍生物的缓蚀机理的研究并不充分和 清楚 , 没有形成一定的理论体系 , 处于初步探讨的阶 段 。 例如 :Wang 等[ 24] 通过量子化学的方法研究了 取代基对咪唑啉衍生物缓蚀性能的影响 , 认为 B 部 分起重要作用 , Edw ards[ 25] 则认为 B 部分对改善咪 唑啉缓 蚀性能毫无作 用 ;Jovancicevic 等[ 26] 的 研究
P RESEN T SIT UAT ION OF IM IDAZOLINE P ICKLING INH IBITORS
YU Jian-hui , PENG Qiao
(I nstitute o f Chemical Engineering , Dalian U niversity of Technology , Dalian 116012, China)
第 24 卷第 N & PROT ECT ION
Vol .24 No .11 N ovember 2003
咪唑啉型酸洗缓蚀剂的研究现状
于建辉 , 彭 乔
(大连理工大学化工学院 , 大连 116012)
摘 要 :概述了咪唑啉型缓蚀剂的结构及其缓蚀 机理 , 主要介绍了国内咪唑啉型酸洗缓蚀剂的研究现 状 。 关键词 :咪唑啉 ;酸洗 ;缓蚀剂 中图分类号 :T G174 .42 文献标识码 :A 文章编号 :1005-748X(2003)11-0473-04
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咪唑啉类缓蚀剂的研究现状及其展望高文宇2、陈新萍1, 2,高清河2(1.大庆师范学院 2.大庆石油学院)[摘要]介绍了咪唑啉类缓蚀剂的制备、影响产物收率的几个主要因素并比较了不同咪唑啉衍生物的缓蚀性能,阐述了其缓蚀机理,最后介绍了咪唑啉类物质的应用现状及前景。
[关键词]咪唑啉;缓蚀机理;缓蚀性能;缓蚀剂Abstract: the preparation of imidzoline and some key factors of corrosion inhibition that influe nce it,were proposed. Expose the mechanism of co rrosion inhibition ,at last , introduce the curr ent situation of imidzoline and prospect its fut ure.Key words:imidzoline;mechanism of corrosion inhi bition ;inhibitor前言咪唑啉学名间二氮杂环戊烯,是白色针状固体或白色乳状液体 [1]。
合成初期,咪唑啉主要应用于印染和纺织业,随着人们对它研究的逐步深入,发现咪唑啉在酸性条件下有十分优良的缓蚀性能,首次做为缓蚀剂使用是在1946年9月,是一种咪唑啉及其盐的碳氧化合物[2]。
我们所说的咪唑啉类缓蚀剂是以咪唑啉为中间体经过改性的咪唑啉类衍生物。
用FTIR对咪唑啉类物质扫描发现其在1600㎝-1处具有较强的吸收峰,究其原因是有C=N 键的存在,这也是鉴别咪唑啉类物质的重要依据之一。
现在,它是锅炉酸洗、油田水处理过程中常用的一种缓蚀剂。
在美国各油田使用的有机缓蚀剂以咪唑啉类物质最大。
1.咪唑啉及其衍生物的合成1.1咪唑啉及其衍生物的合成咪唑啉一般由有机酸和二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺在有机溶剂中进行缩合反应得到。
其反应式如下[3]: (1)反应中所生成的水不利于反应进行。
原因有二点:其一,从反应动力学角度,生成的水不利于反应向正方向进行,使反应速度减缓;其二,水的存在促使生成产物水解以及其他副反应的进行,导致产品纯度下降。
所以合成咪唑啉类缓蚀剂首先需要脱水处理。
一般脱水方法有两种:(1)真空法:在该法中反应物在较低压强下混合加热,进行第一次脱水后,程序升温降压除去水分,完成第二次脱水。
(2)溶剂法:第一次脱水在常压下进行,以甲苯或二甲苯为携水剂,通过携水剂和水共沸,将水从反应容器中带出,从而推动脱水反应进行。
第一次脱水完成后,再减压升温进行第二次脱水,完成环化反应 [4]。
可通过测量反应的产水量和产品酸值来确定反应的终点[5-8]。
上述方法各有利弊。
溶剂合成法需要的反应温度低,产物不易变质,但是采用出水量和产品酸值来判断反应终点所需要的时间比较长,且收率低;真空法则无溶剂回收问题,反应时间较短,但是却要求长时间使用真空系统,对反应设备的密封性要求比较高,否则产物容易变质,原料多胺易被抽走。
傅送保[9]根据这两种方法的优缺点,提出在反应前期应用溶剂法,后期结合真空法的混合法制备咪唑啉类物质,兼顾了两者的优点,取得了较好的效果。
关于咪唑啉衍生物,因其品种比较多,在这里对改性咪唑啉衍生物药剂合成初步的介绍。
改性咪唑啉衍生物药剂合成的路线主要有2条:乙氧基化反应和季胺化反应。
(1)聚氧乙烯环烷酸咪唑啉的合成(乙氧基化反应)咪唑啉+环氧乙烷——聚氧乙烯环烷酸咪唑啉(2)咪唑啉季胺盐的合成(季胺化反应)[10]咪唑啉+氯化苄——咪唑啉季胺盐以下是根据上述的合成路线制备的产品表1 咪唑啉缓蚀剂合成工艺产品原料条件产品性质2 -甲基咪唑啉乙酰胺+乙二胺镁催化剂加热淡黄色固体烷基咪唑啉环烷酸+机多胺加热两步缩合脱水淡黄色固体双咪唑啉季胺盐乙二胺+己二腈2:1摩尔比催化剂、8 0℃-120℃、3-4h 土褐色液体,能溶于乙醇、丙酮、水,有芳香油味[11]。
氯化苄滴加、80℃-120℃、3-4h1,1-二羧酸甲基-2-十七烃基咪唑啉季胺盐混合物油酰氯+乙二胺+氯乙酸真空加热、脱水、环化凝状黄色物质1.2 咪唑啉及其衍生物在合成过程中需要注意的几个问题(1)温度在合成咪唑啉类物质的反应中,一般都需要在两个不同的温度段进行反应,所以,控制好温度极其重要。
目前,对反应温度尚未达成统一的认识。
但是,徐宝晖[10]总结出这样一个规律:提高最高反应温度有利于最终反应的进行。
在这里需要注意的是,在有空气存在的情况下,如果温度过高,则易导致反应物与生成物被氧化,其中最明显的现象就是物质的颜色变深。
这也是溶剂法所制备的产品普遍比真空法产品纯度低的主要原因,改善的方法主要是通入氮气作为保护气。
(2)时间目前,对于合成咪唑啉的时间看法很不一致。
如史足华等[13]就认为咪唑啉的合成时间在9小时左右为宜。
黄准[14]在做工业试验时也认为在9-10小时进行反应可以生成高纯度的咪唑啉缓蚀剂。
刘三威等[15]等却认为,合成在15小时左右反应比较完全。
马涛等[16]认为在3~7小时反应即达到终点。
(3)真空度无论是真空法还是溶剂法都需要保持一定的真空度。
因为在一定的真空条件下可以提高反应深度,产率较高。
但是在真空法中,过高或者过低的真空度对反应都不利。
过高的真空度容易抽走原料多胺;过低真空度不利于水分的排出,一般在0.074MPa-0.098MPa[3]。
所以,在反应前期酰胺化过程保持较高的压力,可以保证反应物的反应完全;在反应后期,保持较高的真空度可以抽出未反应的原料、水分及其携水剂,提高产品纯度。
(4)原料的配比关于原料的配比说法不一。
理论上是原料摩尔比大概在1:1,实际上文献一般在1:1.1-1:1.3[11]左右,即胺略微过量,原因是过量的胺有助于咪唑啉的合成,同时可抑制副反应的发生。
(5)催化剂合成咪唑啉用的催化剂一般为活性氧化铝或者酸性催化剂。
日本科学家认为在合成时加入锌粒或者镁条可以抑制原料中胺类分解成二酰胺,保证主反应顺利进行。
2.测定咪唑啉浓度的方法关于咪唑啉的浓度测定,还没有成熟的方法。
钟振声[17]根据表面活性剂浓度检测方法-磷钨酸法测定咪唑啉浓度,无论是定性还是定量都取得比较令人满意的效果。
除此以外,铁氰化钾法滴定也比较准确,但是因指示剂毒性很强,这方面报道较少见。
3. 咪唑啉类物质的缓蚀机理咪唑啉类缓蚀剂一般为两性缓蚀剂。
在金属表面形成一层单分子保护膜,是一种吸附型缓蚀剂。
但是咪唑啉季胺盐却是一种阳离子缓蚀剂。
目前,咪唑啉类缓蚀剂机理的理论还有待成熟,主要存在如下三种理论:(1)物理吸附。
缓蚀剂在金属表面的吸附源于缓蚀剂离子和金属表面电荷产生静电力和两者之间的范德华力,其中静电引力起重要作用。
而咪唑啉季胺盐类缓蚀剂由于存在季胺基团,其中的N+具有很强的正电性,可以吸附金属表面多余的电子而形成比较稳定的膜。
所以,它是一种阳离子缓蚀剂。
(2)化学吸附。
一般的缓蚀剂的成因是和极性基团和非极性基团的性质分不开的。
极性基团的中心原子N、O、S等有未共用的孤对电子,而金属表面存在空的d轨道时,中心电子的孤对电子就会与金属中的空d轨道相互作用形成配位键,使缓蚀剂分子吸附于金属表面。
一般的咪唑啉类物质就是这种供电子型缓蚀剂。
(3)π键吸附如果分子结构中含有π电子物质的话,那么π键吸附就是具有这样结构的有机缓蚀剂的吸附原因之一。
它能向金属表面空的d轨道提供电子而形成配位键,这就是π键吸附。
这种吸附受附近原子基团的影响,主要与π键的空间位置位阻有关。
空间位阻小,有利于其在金属表面形成紧密排列,可增大覆盖率从而增加缓蚀率。
但是,空间位阻太小,有效覆盖率也较小,不利于缓蚀率的增加。
极性基团中心原子的孤对电子还有可能与π电子形成共轭π键,即大π键,并以平面构型吸附于金属表面上,使缓蚀率大为提高[18]。
4.咪唑啉的缓蚀性能及其复配表2咪唑啉类缓蚀剂缓蚀率产品介质条件静态缓蚀率2-甲基咪唑啉 pH=2的盐酸+NaCl 83.4%[4]“一锅法”产物 50㎎/L盐水+80℃ 99.85%油酸咪唑啉 50㎎/L盐水+80℃ 92.20%环烷酸咪唑啉 50㎎/L盐水+80℃ 94.3%[12]咪唑啉季胺盐2.5mmol/L 40℃、10h、4% HCl 99.8%[3]双咪唑啉季胺盐90℃,1g/L +0.16g/L H2S+1g/L NaCl、6h 82.8%虽然各种咪唑啉药剂的成分和条件各有不同,但是从以上数据中不难看出,其缓蚀率基本保持在80%以上,特别是在酸性条件下,其缓蚀性能更是优于其他产品。
当单一的咪唑啉型物质的缓蚀能力不能达到要求时,就需要加入别的物质来与其配合,以便达到更好的缓蚀效果。
从分析机理中不难看出,非极性基团的空间位阻起到了一定的作用,如果用空间位阻大的咪唑啉类物质和位阻小的咪唑啉或者其他物质相复配,就可以有效地覆盖在金属表面上从而形成致密的保护膜。
关于与咪唑啉类物质复配的报道比较多,如赵景茂等就研究了咪唑啉衍生物与硫脲的复配协同效应[19];王建华,舒福昌等就研究过咪唑啉衍生物与丁炔二醇复配的缓蚀效果[20]。
除此以外还有用酰胺类物质与其复配的报道。
报道中均提到,咪唑啉类物质的复配性能优良,可以和现用的许多种缓蚀剂复配。
5.应用现状现在关于咪唑啉的合成制备工艺已经比较成熟,但是对其衍生物的研究还远没有形成系统。
停留在实验室合成阶段。
没有形成一个具有规模的工业化产业。
所以,咪唑啉衍生物的合成及工业化前景十分广阔。
现在关于咪唑啉类缓蚀剂更多的研究集中在应用方面,其中最多的应用就是油田设备的缓蚀。
怎样既可以使咪唑啉类缓蚀剂在低浓度下发挥较好的缓蚀效果,又可以节约成本,已经摆在了研究者的面前。
史足华等用一套工艺流程来使缓蚀剂循环利用。
其流程图如图1[13]:可以看出实现其流程相对比较复杂,投入的资金也比较大。
图1 缓蚀剂循环工艺示意图周云 [21]把咪唑啉类缓蚀剂制作成固体直接放入井下,不需要使用设备,其有效成分可以缓慢释放,达到长时间保护的目的,是一种比较理想的固化缓蚀技术。
如图2:图2 缓蚀剂固化工艺杜春安 [22]同样也研制出了类似的缓蚀剂固体。
其在井下的放置示意图如图3:图3 井下固体缓蚀剂放置示意图这种固化咪唑啉类固体防腐技术因其投资少、效果好、适应性强等优点正成为一种新兴的油田固体缓蚀剂。
6.展望咪唑啉缓蚀剂具有缓蚀效果好、用量少、制备简单、低毒、对环境污染小等优点,是一种绿色的缓蚀剂。
目前,国外对咪唑啉类缓蚀剂的研究己经比较深入,并应用到诸如化学清洗、油田酸洗、油田缓蚀等多种行业。
但是到目前为止,在咪唑啉缓蚀剂的合成制备及相关应用领域都还存在诸多问题,如合成工艺、在油气田环境下的缓蚀作用机理研究均未形成完整的理论和应用体系。