CN101367583A - 一种新型无磷缓蚀剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型无磷缓蚀剂的制备方法，其特征在于包括如下三个步骤：第一步，由α位取代的氯取代羧酸与脂肪胺反应，制备出中间体式1；第二步，由脂肪酸酐与中间体式1进行反应，制备出产品式2。第三步，将第二步的产品调节pH至酸性，用水和有机溶剂将杂质分离出去，剩下的部分调pH至中性，即得到无磷缓蚀剂。

Description

一种新型无磷缓蚀剂的制备方法

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，是一种用于循环水系统的新型无磷缓蚀剂的制备方法。更具体地，本发明涉及一种含有氮官能团、羧基官能团、羟基官能团等的无磷缓蚀剂的制备方法。

背景技术

提高循环冷却水处理水平，加强节水措施，是控制工业用水浪费，节余用水的一个重要途径。

工业循环冷却水技术，是节约工业用水的重要手段之一。但是通水管路和热交换器的金属腐蚀问题，是困扰工业循环冷却水技术中的一大难点。近年来，磷系水处理缓蚀药剂为解决这一难点问题作出了巨大贡献，其高效性和低成本运行的优势保证了工业循环水冷却系统和生产装置安全长期运行，给社会带来了巨大的财富。

但是在使用磷系药剂的同时，也给循环水系统带来了菌藻滋生的问题，造成了运行上，尤其是换热器运行的障碍，并致使杀菌剂投加超量，增加了运行成本和控制难度。同时，磷系药剂的使用也给工业排放水中带来了大量的含磷化合物，造成了水体环境磷的严重超标和污染，形成了水华和赤潮等环境危害，造成了水资源的严重污染和浪费。随着各国对于环境保护的重视，此种危害严重的环境问题是不容许的。所以近两年多国出台的各项政策都明确的提出了禁磷的目标。

为了解决磷系药剂对于水体的污染，无磷的有机类型药剂成为了当前大家比较关注和有发展前途和竞争力的研究领域。开发出性能良好、廉价、无毒、无污染的缓蚀剂，是目前水处理剂研发的一个重要方向。从目前的科学研究进展来看，未来的缓蚀剂将是无毒无污染的，含N、S、O的等复杂结构的有机化合物及高分子聚合物。能够成功替代传统的磷系药剂，将是无磷药剂的努力和攻关目标。无磷缓蚀剂，已经成为国内外具有发展前途和竞争力的研究领域和21世纪水处理剂的发展方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于工业循环冷却水系统的新型无磷缓蚀剂的制备方法。

本发明所提出的新型无磷缓蚀剂为具有下列分子结构的化合物：

其中，X是H、Na或K。取代基R₁为含有亲水基官能团的直链烷基，碳链部分的碳数为1—8，亲水基官能团包括—SH、—COOH、—OH、—NH₂等，R₁也可以是H。取代基R₂为CH₃、CH₂CH₃、(CH₂)₂CH₃、(CH₂)₃CH₃。分子结构左侧为脂肪碳链，其中的n为6—24的整数。

本发明涉及上述新型无磷缓蚀剂的制备方法，其特征在于包括如下三个步骤：

第一步，由α位取代的氯取代羧酸与脂肪胺反应，制备出中间体：

第二步，由脂肪酸酐与中间体

进行反应，制备出产品：

第三步，将第二步的产品调节pH至酸性，用水和有机溶剂将杂质分离出去，剩下的部分调pH至中性，即得到无磷缓蚀剂。

反应的方程式见下：

第一步反应中，α位取代的氯取代羧酸为末位是—SH、—COOH、—OH、—NH₂等官能团的，碳数为1—8，氯在α位进行取代的羧酸；脂肪胺可以是甲胺、乙胺、丙胺、丁胺。氯取代羧酸与脂肪胺参加合成的比例(摩尔比)为2：1——5：1。在饱和或非饱和的碳酸钠水溶液中，水溶液质量为合成原料的2—4倍，氯取代羧酸与脂肪胺在25℃——100℃的反应温度下，反应时间3h——8h。调节pH至酸性，即pH＝1—6，使中间产品沉淀出来，过滤后得到。

第二步反应中，脂肪酸酐为碳数从8-26的脂肪酸的酸酐。第一步的产物与脂肪酸酐进行反应，其摩尔比为1.5：1——1：1.5。反应溶剂为反应原料总质量的1-3倍，种类包括苯、甲苯、二氯甲烷等。原料在反应溶剂中，反应温度控制在室温下即可，反应时间为1—3小时。产品蒸除溶剂后得到缓蚀剂粗品。

第三步提纯过程中，调节pH至酸性，范围为从1到6，视不同原料不同；分离时选用的有机溶剂包括醚类和醇类。

具体实施方式

下面通过实施例来具体说明本发明所述的新型无磷缓蚀剂的制备方法。

实施例1

中间体的制备

在250mL三口烧瓶中放入37.8g的氯乙酸的碳酸钠水溶液100mL，在50摄氏度下，保持搅拌状态，加入7.5g丁胺，2h投加完毕，在回流温度下反应6h，得到产物。然后调节pH至2-3，过滤，收集沉淀，得中间产品42g，代号ZJ250-1。

实施例2-4为缓蚀剂产物的制备。

实施例2

在500mL单口瓶中加入ZJ250-1中间体50g，与葵酸酐39g，在100mL二氯甲烷中，保持搅拌和室温条件，反应2h后，得到产物。然后，蒸除二氯甲烷，得缓蚀剂粗品85g。

实施例3

在500mL单口瓶中加入ZJ250-1中间体40g，与月桂酸酐50g，在100mL二氯甲烷中，保持搅拌和室温条件，反应3h后，得到产物。然后，蒸除二氯甲烷，得缓蚀剂粗品88g。

实施例4

在500mL单口瓶中加入ZJ250-1中间体60g，与棕榈酸酐80g，在200mL二氯甲烷中，保持搅拌和室温条件，反应4h后，得到产物。然后，蒸除二氯甲烷，得缓蚀剂粗品130g。

实施例5-6为缓蚀剂产物的最终提纯制备。

实施例5

将实施例3中的粗品调节pH至2，水洗过滤，收集沉淀物。再用石油醚洗涤后，收集不溶物，得到产品59g。

实施例6

将实施例4中的粗品调节pH至3，水洗过滤，收集沉淀物。再用乙醚洗涤后，收集不溶物，得到产品83g。

Claims (1)

1.一种新型无磷缓蚀剂的制备方法，其特征在于包括如下三个步骤：

第一步，由α位取代的氯取代羧酸与脂肪胺反应，制备出中间体：

第二步，由脂肪酸酐与中间体进行反应，制备出产品：

第三步，将第二步的产品调节pH至酸性，用水和有机溶剂将杂质分离出去，剩下的部分调pH至中性，即得到无磷缓蚀剂；

反应的方程式见下：

其中：

第一步反应中，α位取代的氯取代羧酸为末位是—SH、—COOH、—OH、—NH₂官能团的，碳数为1—8，氯在α位进行取代的羧酸；脂肪胺是甲胺、乙胺、丙胺、丁胺；氯取代羧酸与脂肪胺参加合成的比例摩尔比为2：1—5：1；在饱和或非饱和的碳酸钠水溶液中，水溶液质量为合成原料的2—4倍，氯取代羧酸与脂肪胺在25℃—100℃的反应温度下，反应时间3h—8h；调节pH至酸性，即pH＝1—6，使中间产品沉淀出来，后过滤；

第二步反应中，脂肪酸酐为碳数从8-26的脂肪酸的酸酐；第一步的产物与脂肪酸酐进行反应，其摩尔比为1.5：1—1：1.5；反应溶剂为反应原料总质量的1-3倍，种类包括苯、甲苯、二氯甲烷；原料在反应溶剂中，反应温度控制在室温下，反应时间为1—3小时；产品蒸除溶剂后得到缓蚀剂粗品；

第三步提纯过程中，调节pH至酸性，范围为从1—6，视不同原料而不同；分离时选用的有机溶剂包括醚类和醇类。