CN104988510B - 一种乌洛托品季铵盐缓蚀剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乌洛托品季铵盐缓蚀剂及其制备方法和应用，所述乌洛托品季铵盐的结构式为：

Description

一种乌洛托品季铵盐缓蚀剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于缓蚀剂领域，具体涉及一种乌洛托品季铵盐缓蚀剂及其制备方法和应用。

背景技术

据统计，全世界因腐蚀而损失的金属约占其年产量的30％左右。金属腐蚀不仅会造成金属本身的损失，而且是一种变相的能源浪费。在石油、化工、农药等工业生产中，因腐蚀而造成的滴、漏、冒等事故，不但造成了经济损失，而且还使有毒物质外泄，造成环境污染，危及人类生命。因此，腐蚀问题越来越受到世界各国的重视，伴随着缓蚀剂的发展和应用收到了日益广泛的关注。

盐酸是化学清洗过程中常用的无机酸，具有成本低、操作简单、溶垢快和清洗后设备表面状态良好等特点。乌洛托品(六次甲基四胺，(CH₂)₆N₄)，是目前广泛使用的一种传统酸洗缓蚀剂。由于它无毒、无异味，适合用于食品工业的蒸气锅炉、生活热水锅炉、宾馆、饭店的锅炉热交换器和蒸浴炉的酸洗过程中。

但乌洛托品稳定性不高，并且在较高温度下，缓蚀效率降低。因此进一步探索新型高效低成本的缓蚀剂具有重要的实际应用意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种乌洛托品季铵盐缓蚀剂及其制备方法和应用，所述乌洛托品季铵盐缓蚀剂稳定性好，在高温下具有优异的缓蚀效率和极佳的水溶性，且涉及的制备方法简单，原料来源广泛，适合推广使用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种乌洛托品季铵盐缓蚀剂的制备方法，所述乌洛托品季铵盐缓蚀剂的结构式为

式中，R为乙基、丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基或正辛基，X为Br或I，其制备方法包括以下步骤：

1)将乌洛托品溶于有机溶剂中，然后加入卤代烷烃，混合均匀得反应体系，其中乌洛托品与卤代烷烃的摩尔比为1:(1.5～2.5)；

2)在35～72℃和隔绝空气的条件下，对反应体系进行搅拌、回流反应，回流反应6～10h后，停止加热和搅拌，趁热过滤，得到白色粉末；

3)将所得白色粉末加入三氯甲烷中，在50～60℃下搅拌1～2h，并趁热过滤，置于烘箱中在60～70℃下干燥24h，得所述的乌洛托品季铵盐。

上述方案中，所述卤代烷烃的通式为X-R，其中，X为Br或I；R为乙基、丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基或正辛基。

上述方案中，所述乌洛托品与有机溶剂的固液比为1:(10～15)g/ml。

上述方案中，所述有机溶剂为三氯甲烷或甲醇。

根据上述方案制得的乌洛托品季铵盐缓蚀剂稳定性好，将其用作缓蚀剂，在高温下表现出优异的缓蚀效率和极佳的水溶性。

根据上述方案制得的乌洛托品季铵盐缓蚀剂尤其适用于石油管道、锅炉管道等温度较高的工作环境。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明制备的乌洛托品季铵盐缓蚀剂稳定性好，且在高温下具有优异的缓蚀效率和极佳的水溶性。该缓蚀剂吸附在钢等金属表面上时，可取代金属表面的水分子使体系熵明显增加，且随着环境温度的增加，该缓蚀剂在钢表面上的吸附能力增强，缓蚀率也随之增强。

2)本发明涉及的制备方法简单，反应条件温和，制备成本低，适合推广应用。

说明书附图

图1为本发明实施例1所得产物的核磁共振氢谱图。

图2为本发明实施例1～4制得乌洛托品季铵盐缓蚀剂和乌洛托品在50℃条件下对碳钢的缓蚀效率对比图。图中，W为乌洛托品，2-C为乙基取代乌洛托品季铵盐缓蚀剂(X为Br，R为乙基)，4-C为丁基取代乌洛托品季铵盐缓蚀剂(X为Br，R为丁基)，6-C为己基取代乌洛托品季铵盐缓蚀剂(X为Br，R为己基)，8-C为正辛基取代乌洛托品季铵盐缓蚀剂(X为Br，R为辛基)。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

以下实施例中，如无具体说明，使用的试剂均为市售化学试剂。

实施例1

一种乌洛托品季铵盐缓蚀剂(X为Br，R为乙基)，其制备方法包括以下步骤：

1)称取乌洛托品2.80g(0.02mol)和溴乙烷4.36g(0.04mol)，将乌洛托品溶于30ml三氯甲烷，并加入溴乙烷，混合均匀，得反应体系；

2)将反应体系置于恒温水浴搅拌器中，在35℃和隔绝空气的条件下，恒温搅拌并回流反应7h，趁热过滤，得白色粉末；

3)将所得白色粉末中再加入三氯甲烷中，在50～60℃下，隔绝空气搅拌1～2h，充分溶解残余乌洛托品，并趁热过滤，置于烘箱中，在60℃下干燥24h，得所述的乌洛托品季铵盐缓蚀剂白色粉末(2-C)，产率为34.2％。

将本实施例所得产物进行核磁共振(H谱)测试，结果见图1，图中表明所得产物为目标产物。

实施例2

一种乌洛托品季铵盐缓蚀剂(X为Br，R为丁基)，其制备方法包括以下步骤：

1)称取乌洛托品2.80g(0.02mol)和溴丁烷4.11g(0.03mol)，将乌洛托品溶于30ml三氯甲烷，并加入溴丁烷，混合均匀，得反应体系；

2)将反应体系置于恒温水浴搅拌器中，在68℃和隔绝空气的条件下，恒温搅拌并回流反应8h，趁热过滤，得白色粉末；

3)将所得白色粉末中再加入三氯甲烷中，在50～60℃下，隔绝空气搅拌1～2h，充分溶解残余乌洛托品，并趁热过滤，置于烘箱中，在60℃下干燥24h，得所述的乌洛托品季铵盐缓蚀剂白色粉末(4-C)，产率为77.5％。

实施例3

一种乌洛托品季铵盐缓蚀剂(X为Br，R为己基)，其制备方法包括以下步骤：

1)称取乌洛托品2.80g(0.02mol)和溴己烷4.95g(0.03mol)，将乌洛托品溶于35ml三氯甲烷，并加入溴己烷，混合均匀，得反应体系；

2)将反应体系置于恒温水浴搅拌器中，在68℃和隔绝空气的条件下，恒温搅拌并回流反应8h，趁热过滤，得白色粉末；

3)将所得白色粉末中再加入三氯甲烷中，在50～60℃下，隔绝空气搅拌1～2h，充分溶解残余乌洛托品，并趁热过滤，置于烘箱中，在60℃下干燥24h，得所述的乌洛托品季铵盐缓蚀剂白色粉末(6-C)，产率为45.5％。

实施例4

一种乌洛托品季铵盐缓蚀剂(X为Br，R为辛基)，其制备方法包括以下步骤：

1)称取乌洛托品2.80g(0.02mol)和溴辛烷7.59g(0.03mol)，将乌洛托品溶于35ml三氯甲烷，并加入溴辛烷，混合均匀，得反应体系；

2)将反应体系置于恒温水浴搅拌器中，在68℃和隔绝空气的条件下，恒温搅拌并回流反应8h，趁热过滤，得白色粉末；

3)将所得白色粉末中再加入三氯甲烷中，在50～60℃下，隔绝空气搅拌1～2h，充分溶解残余乌洛托品，并趁热过滤，置于烘箱中，在60℃下干燥24h，得所述的乌洛托品季铵盐缓蚀剂白色粉末(8-C)，产率为42.3％。

图2为实施例1～4制得乌洛托品季铵盐缓蚀剂和乌洛托品(W)在50℃条件下在浓度为1mol/L盐酸溶液中对碳钢的缓蚀效率对比图。图中表明：在较高的温度下(50℃)，本发明制得的乌洛托品季铵盐缓蚀剂对碳钢的缓释率比乌洛托品明显提高；此外，还可以看出，随着碳原子的增加，乌洛托品季铵盐缓蚀剂对碳钢的缓蚀效率有上升的趋势。

本发明制得的乌洛托品季铵盐缓蚀剂尤其适用于石油管道、锅炉管道等温度较高的工作环境。

本发明涉及的各原料的上下限取值、区间值都能实现本发明，本发明的工艺参数(如温度、时间等)的下限取值以及区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (5)

1.一种乌洛托品季铵盐缓蚀剂的制备方法，其特征在于，所述乌洛托品季铵盐缓蚀剂的结构式为

式中，R为乙基、丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基或正辛基，X为Br或I，其制备方法包括以下步骤：

1)将乌洛托品溶于有机溶剂中，然后加入卤代烷烃，混合均匀得反应体系，其中乌洛托品与卤代烷烃的摩尔比为1:(1.5～2.5)；

2)在35～72℃和隔绝空气的条件下，对反应体系进行搅拌、回流反应，回流反应6～10h后，停止加热和搅拌，趁热过滤，得到白色粉末；

3)将所得白色粉末加入三氯甲烷中，在50～60℃下搅拌1～2h，并趁热过滤，置于烘箱中在60～70℃下干燥18～24h，得所述的乌洛托品季铵盐缓蚀剂；

所述有机溶剂为三氯甲烷或甲醇。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述卤代烷烃的通式为X-R，其中，X为Br或I；R为乙基、丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基或正辛基。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乌洛托品与有机溶剂的固液比为1:(10～15)g/ml。

4.权利要求1～3任一项所述制备方法制得的乌洛托品季铵盐缓蚀剂。

5.权利要求4所述乌洛托品季铵盐缓蚀剂作为缓蚀剂的应用。