季铵化咪唑啉合成及缓蚀性能评价.doc

1、摘 要 本文介绍了国内外咪唑啉类缓蚀剂的发展现状和咪唑缓蚀剂的缓蚀性能特点、缓蚀剂发展趋势和研究方向。以月桂酸 ，二乙烯三胺为反应物，甲苯为携水剂，研究了烷基咪唑啉类缓蚀剂的制备工艺。测16Mn钢在含不同缓蚀剂的原油的腐蚀速率。得出不同缓蚀剂，以及季铵化前后的缓蚀效率。有助于日后进行缓蚀剂的研究工作，对设计、合成具有更加高效、更加环保的缓蚀剂有很好的指导作用。 关键词:咪唑啉；缓蚀剂；合成ABSTRACT This paper introduces the domestic and foreign outside Imidazoline Inhibitors developing status

2、. The toluene was used as water carrying agent.The preparation technology of imidazoline inhibitor was synthesized withdiethylenetriamine and cherry bay and the optimized technology of the preparation of imidazoline was obtained. then measure. Anti-corrosion rate was investigated by weight -losing m

3、ethod. Contribute to the future inhibitor study.The design, synthesis and study of the inhibitors,which is more efficient and more environmentally friendly, will have a good guide. Keywords: Imidazoline; corrosion Inhibitors; synthesis目 录第一章 前 言11. 咪唑啉类缓蚀剂简介12. 缓蚀剂的研究现状23. 缓蚀剂研究的意义2第二章 咪唑啉的制备41.咪唑啉的

4、结构42.咪唑啉合成反应原理53. 咪唑啉的合成7 3.1 试验仪器设备及材料7 3.2 合成路线8 3.3 合成装置图8 3.4 合成方法10 3.5 咪唑啉缓蚀性能评价10第三章 缓蚀剂缓蚀机理12 1. 缓蚀剂的分类12 1.1 按化学组成分类12 1.2 按缓蚀剂作用机理分类12 2. 缓蚀剂的工作原理13 3. 缓蚀剂研究方法18第四章 结论20致 谢21参考文献22前 言第一章 前 言1. 咪唑啉类缓蚀剂简介咪唑啉学名间二氮杂环戊烯,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

5、9月, 是一种咪唑啉及其盐的碳氧化合物。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。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居多。大部分金属都有自动腐蚀的倾向，除贵重金属外，很少有天然的纯金属，这说明大部分金属本身是不稳定的，在与介质接触时，它们有自发地转化成金属化合物的倾向，这就是金属腐蚀的根本原因。研究金属腐蚀的重要意义是多方面的。第一是经济方面，这包括降低因管道、贮罐、各类机械的金属零件结构的腐蚀所造成的损失:其次是提高设备运行的安全性，因为锅炉、压力容器、储存有毒物质的金属容器、轮船、航天航空设备的腐蚀可

6、能造成灾难性的事故;第三是保护资源，主要是保护金属资源，不仅因为它们在全世界的储藏量有限，而且它们的浪费还伴随着这些金属构件生产和制造过程中的能源和水的浪费。而合理的使用缓蚀剂正是防止金属及其合金在环境介质中发生腐蚀的有效方法。在美国材料与试验协会ASTM)关于腐蚀和腐蚀试验术语的标准定义中，缓蚀剂是“一种以适当的浓度和形式存在于环境(介质)中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物”。一般来说，缓蚀剂是指那些用在金属表面起防护作用的物质，加入微量或少量这类化学物质就可使金属材料在该介质中的腐蚀速度明显降低，同时还能保持金属材料原来的物理机械性能不变。缓蚀剂技术由于具有良好的效果

7、和较高的经济效益，己成为防腐蚀技术中应用最广泛的方法之一。缓蚀剂广泛地应用于化学清洗、大气环境、工业用水、机器、仪表制造及石油化工生产过程中，并在某些工业生产中成为不可取代的重要防护措施。人类使用缓蚀剂防腐蚀有着悠久的历史, 1860年英国公布了第一个缓蚀剂专利，从此开始了从天然植物到矿物原料，从无机到有机人工合成的缓蚀剂研究、应用时代。随着有机缓蚀剂的应用，有关缓蚀剂的机理问题也逐渐为人们重视。反过来，人们对机理的深入研究又指导了缓蚀剂的研究和应用，从而实现了从实践到理论再来指导实践的飞越。2. 缓蚀剂的研究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

8、, 停留在实验室合成阶段, 没有形成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,其流程相对比较复杂, 投入的资金也比较大。周云等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。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

9、田固体缓蚀剂。3. 缓蚀剂研究的意义 随着工业、农业和科学技术的发展，防腐蚀技术也不断获得了新的进步。根据工业生产的需求，发展了各类金属镀层，从比较经典的电镀、热浸镀、发展到扩散镀、金属喷镀(如等离子喷镀、磁控溅射等);从天然油漆涂层发展到各种有机和无机涂层。除了镀层、涂层防腐蚀技术外，随着电化学保护(阳极保护和阴极保护)和缓蚀作用等的研究开发，已逐渐形成了防腐蚀技术一个非常重要的分支学科。 在金属表面形成保护性覆盖层，可避免金属与腐蚀介质直接接触.保护性覆盖层分为金属覆盖层和非金属覆盖层两大类，它们可用化学法、电化学法或物理法实现。 目前控制金属腐蚀的主要手段是在表面施与涂层(涂层可以是金属

10、、陶瓷或高分子材料)进行保护。 由于缓蚀剂具有经济，易操作，缓蚀效果明显等优点，所以在低碳钢的防腐蚀过程中，缓蚀剂的开发，研究与应用有很广阔的发展前途。2咪唑啉的制备第二章 咪唑啉的制备1. 咪唑啉的结构 咪唑啉的母体结构是咪唑，是由Debus发现的。咪唑这个名称得之于Hantzch，反应分子结构包含叔氮和亚胺基团的五元杂环： H | C / N C-H | | H-C N图2-1 咪唑分子机构 H H C H N C | | H H-C N图2-2 咪唑啉分子结构 二氢代咪唑啉被命名为咪唑啉，其杂环大小与咪唑一致。HofmannA.W发现在干燥的氯化氢气体中加热N-二乙酰基乙二胺会生成2-甲

11、基-2咪唑啉这可能是最早发现的2-取代的2-咪唑啉化合物。 长链烷基咪唑啉的工业生产方法是由脂肪酸或其衍生物与羟乙基乙二胺(HEED)反应，生成1一羟乙基一2烷基咪唑啉。Carbide-Carbon化学公司早期提出的专利包含一些这样的物质。 1一羟乙基一2一烷基咪唑啉经硫酸烷基化可以得到下述结构的分子： CH2 / N CH2 | | RC NCH2CH2OH 长链烷基取代咪唑啉不仅具有组织条理性，而且能增强去污效果，这些效应对于含普通阴离子表面活性剂的重垢洗涤剂尤为突出。低纯度的长链取代咪唑啉产品，尽管其中混合了许多副产品，如双酰胺等，但仍可以满足工业应用的需要。含杂质咪唑啉通常用于对水溶性

12、要求不高的场合，如作沥青添加剂。但用子生产两性衍生物的长链烷基咪唑啉中间体必须是高纯度的，因为两性咪唑啉主要用于香波等个人用品及与人体有接触的类似的体系，其中，不溶于水的杂质会降低产品的澄清度，从而影响产品的外观，同时也会对人体带来不良副作用。因此，高纯度的1-羟乙基-2-烷基咪唑啉的研制和生产在咪唑啉两性表面活性剂的发展过程中一直起着重要的作用。2. 咪唑啉合成反应原理 工业上用脂肪酸与多胺合成环状咪唑啉，常用的脂肪酸有月桂酸、硬脂酸、油酸等。常用的多胺有二乙烯三胺、三乙烯四胺、羟乙基乙二胺等。该反应中脂肪酸中的-OH与多胺中-NH-中的H反应，生成2mol水。在试验过程中装冷凝管以帮助收集蒸馏出的水，试验室制备咪唑啉的原料多为羟乙基乙二胺，其中可以与脂肪酸反应的官能团有伯胺基、仲胺基和羟基，因而生成物比较复杂:RC00H + H2NCH2CH2NHCH2CH2OH RCONHCH2CH2NHCH2CH2OH + CH2CH2NH2 RCON + RCOONHCH2CH2NHCH2CH2NH2 CH2CH2OH 用硬脂酸与HEED反应制备长链烷基取代咪唑啉中间体时，第一步反应是制备酞胺基胺:RC00H + H2NCH2CH2NHCH2CH20H RCONHCH2C