CN107267232A - 一种甲醇汽油多相金属缓蚀剂 - Google Patents

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Abstract

本发明属于甲醇燃料添加剂领域，具体涉及一种甲醇汽油多相金属缓蚀剂。本发明将烟炱研磨过筛后用碱溶液蚀刻，洗涤后与丁二酰亚胺等混合，制得担载材料，再以月桂酰二乙醇胺为原料经环化脱水后，在丙酮中重结晶提纯，再与氨基磺酸发生季铵化反应，冷凝结晶后过滤，干燥，最后与担载材料、苯甲酸钠等混合制得甲醇汽油多相金属缓蚀剂。本发明缓蚀剂具有较好的缓蚀效果，可有效提高缓蚀率，使用后与金属基面结合力强，无脱落现象发生，可快速在金属基面形成膜层。

Description

一种甲醇汽油多相金属缓蚀剂
技术领域
本发明属于甲醇燃料添加剂领域，具体涉及一种甲醇汽油多相金属缓蚀剂。
背景技术
随着我国经济的高速发展，石油的消耗与日俱增，对我国石油需求和环境保护造成了巨大压力。从我国能源结构看，煤炭的储量巨大，利用煤炭资源生产甲醇，替代部分石油是解决石油能源短缺的有效途径之一。但是，由于甲醇的极性较大，亲水性很强，使得甲醇汽油在生产制备过程中不可避免地产生醛和酸，如甲醛、甲酸；甲醇在贮存和使用中，受到空气氧化和细菌发酵会生成少量有机酸，这些酸性物质会使发动机造成腐蚀与磨损。因此甲醇及其它醇燃料在推广使用中，遇到最大的技术难题之一便是它们会腐蚀金属件，包括钢铁、铜、铝、锌及合金等。往醇燃料中添加缓蚀剂，是迄今克服这个难题的最有效方法。
甲醇汽油缓蚀剂，化学药品，由多种表面活性剂组成。该产品主要作用于甲醇汽油中，减少醇类物质对机件的腐蚀。缓蚀剂按化学成分可大致分为无机和有机缓蚀剂两大类。无机缓蚀剂，主要有磷酸盐、多磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐和硅酸盐等，能与金属表面发生化学反应并使表面钝化，起缓蚀作用，但是此类缓蚀剂都具强极性，与燃料中其它油性成分的相容性极差，即使添加少量，也会显著劣化燃料的品质，所以它们通常都要与大量有机物复配才适用于醇燃料的改性。有机缓蚀剂，主要是含有硫、氮、氧的化合物及其组合物，例如醛酮胺缩合物，吡啶与喹啉季铵组合，炔醇和含氮有机物组合等，此类缓蚀剂被物理或化学吸附于金属表面后，阻碍腐蚀性物质向内层金属渗透，与燃料中的油性成分具有好的相容性，因此，近年来多采用有机缓蚀剂来遏制车用醇燃料的腐蚀性。但还存在缓蚀效果差，使用后形成的膜层与金属基面结合力弱，易脱落，导致缓蚀率降低的问题。
因此，亟待开发一种缓蚀效果好，使用后缓蚀率高的缓蚀剂具有必要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对传统甲醇汽油缓蚀剂缓蚀效果差，使用后形成的膜层与金属基面结合力弱，易脱落，导致缓蚀率降低的弊端，提供了一种甲醇汽油多相金属缓蚀剂。
为解决技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种甲醇汽油多相金属缓蚀剂，包括以下重量份物料：
90～100份月桂基咪唑啉硫酸酯盐，70～80份苯甲酸钠，50～60份苯并三氮唑，10～12份聚乙烯吡咯烷酮，10～12份担载材料。
所述的月桂基咪唑啉硫酸酯盐为月桂基咪唑啉中间体与氨基磺酸按质量比1.3:1～5.2:1混合，发生季铵化反应，冷凝结晶后过滤、干燥制得。
所述的月桂基咪唑啉中间体为月桂酰二乙醇胺经环化脱水反应后，在丙酮中重结晶提纯制得。
所述的月桂酰二乙醇胺环化脱水反应为将月桂酰二乙醇胺、氧化铝、二甲苯混合加热至220～240℃，保温搅拌反应3～4h，过滤除去沉淀后冷却至120～150℃，减压蒸馏1～2h。
所述的季铵化反应为物料升温至100～110℃，保温反应2～3h。
所述的担载材料为负载丁二酰亚胺的碱处理烟炱。
所述的烟炱为发动机烟炱。
本发明的有益技术效果是：
本发明以酰胺基为桥梁引入多个吸附位点，包括N、O含孤对电子的杂原子和π电子，合成多吸附位点的咪唑啉类缓蚀剂，缓蚀剂分子中含活性吸附位点数越多，与钢铁表面形成的配位物稳定性越好，缓蚀剂膜稳定性越强，覆盖率越高，并利用配方中亲油的非极性烃基和亲醇的极性羟基，烃基能与金属表面强烈作用，形成牢固的吸附油膜，而羟基能与甲醇互溶相连接，从而隔离了甲醇与金属的接触，避免了甲醇对金属的腐蚀，由甲醇汽油在流动过程中自然形成，并在常温下对金属的表面进行钝化，生成一层致密的保护膜，从而有效的阻止离子的腐蚀，提高缓释率。
具体实施方式
首先取烟炱装入研钵中研磨，过200目筛，称取10～20g过筛后的烟炱，加入20～40mL质量分数为20%氢氧化钠溶液中，在50～60℃下，以300W超声波超声分散1～2h，再冷却至室温后过滤，得碱处理烟炱；用去离子水洗涤碱处理烟炱至洗涤液呈中性，分别称取30～50g洗涤后的碱处理烟炱，3～5g丁二酰亚胺，加入80～100mL甲醇中，以300～400r/min搅拌30～40min，再静置1～2h后过滤，得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，得担载材料；再分别称量28.7～57.5g月桂酰二乙醇胺，2～4g氧化铝，10～20mL二甲苯装入烧瓶中，以300～400r/min搅拌20～30min，再加热至220～240℃，继续保温搅拌反应3～4h，过滤除去沉淀后冷却至120～150℃，减压蒸馏1～2h，再冷却至室温，得膏状物；然后将膏状物加入30～60mL丙酮中，加热至50～60℃，以300～400r/min搅拌至膏状物完全溶解，再移入0～5℃冰水浴中静置1～2h后过滤，得沉淀，将沉淀置于真空干燥箱中，在70～80℃下干燥10～12h，得月桂基咪唑啉中间体；称取26～52g月桂基咪唑啉中间体加入100～200mL异丙醇中，在70～80℃下，以300～400r/min搅拌20～30min，再分别加入10～20g氨基磺酸，3～5g尿素，升温至100～110℃，保温反应2～3h后过滤，收集滤液；再将滤液移入0～5℃冰水浴中静置1～2h后，过滤得滤饼，将滤饼加入100～200mL异丙醇中，在90～100℃下，以300～400r/min搅拌20～30min，搅拌后转入0～5℃冰水浴中静置1～2h，静置结束过滤得沉淀产物，将沉淀产物置于真空干燥箱中，在70～80℃下干燥10～12h，得月桂基咪唑啉硫酸酯盐；最后按重量份数计，分别称取90～100份月桂基咪唑啉硫酸酯盐，70～80份苯甲酸钠，50～60份苯并三氮唑，10～12份聚乙烯吡咯烷酮，10～12份担载材料，以300～400r/min搅拌20～30min，出料得甲醇汽油多相金属缓蚀剂。
实例1
首先取烟炱装入研钵中研磨，过200目筛，称取10g过筛后的烟炱，加入20mL质量分数为20%氢氧化钠溶液中，在50℃下，以300W超声波超声分散1h，再冷却至室温后过滤，得碱处理烟炱；用去离子水洗涤碱处理烟炱至洗涤液呈中性，分别称取30g洗涤后的碱处理烟炱，3g丁二酰亚胺，加入80mL甲醇中，以300r/min搅拌30min，再静置1h后过滤，得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，得担载材料；再分别称量28.7g月桂酰二乙醇胺，2g氧化铝，10mL二甲苯装入烧瓶中，以300r/min搅拌20min，再加热至220℃，继续保温搅拌反应3h，过滤除去沉淀后冷却至120℃，减压蒸馏1h，再冷却至室温，得膏状物；然后将膏状物加入30mL丙酮中，加热至50℃，以300r/min搅拌至膏状物完全溶解，再移入0℃冰水浴中静置1h后过滤，得沉淀，将沉淀置于真空干燥箱中，在70℃下干燥10h，得月桂基咪唑啉中间体；称取26g月桂基咪唑啉中间体加入100mL异丙醇中，在70℃下，以300r/min搅拌20min，再分别加入10g氨基磺酸，3g尿素，升温至100℃，保温反应2h后过滤，收集滤液；再将滤液移入0℃冰水浴中静置1h后，过滤得滤饼，将滤饼加入100mL异丙醇中，在90℃下，以300r/min搅拌20min，搅拌后转入0℃冰水浴中静置1h，静置结束过滤得沉淀产物，将沉淀产物置于真空干燥箱中，在70℃下干燥10h，得月桂基咪唑啉硫酸酯盐；最后按重量份数计，分别称取90份月桂基咪唑啉硫酸酯盐，70份苯甲酸钠，50份苯并三氮唑，10份聚乙烯吡咯烷酮，10份担载材料，以300r/min搅拌20min，出料得甲醇汽油多相金属缓蚀剂。
将本发明制得的甲醇汽油多相金属缓蚀剂添加至甲醇汽油中，添加量为甲醇汽油质量的0.05%，搅拌混合均匀，并静置15min即可。本发明甲醇汽油多相金属缓蚀剂具有较好的缓蚀效果，使用30天对金属的缓蚀率达93.7%，可有效减少甲醇汽油对金属基面的腐蚀，而传统甲醇汽油缓蚀剂使用30天对金属的缓蚀率为86.3%，且本发明甲醇汽油多相金属缓蚀剂与传统甲醇汽油缓蚀剂相比，使用后可延长金属使用寿命3年。
实例2
首先取烟炱装入研钵中研磨，过200目筛，称取15g过筛后的烟炱，加入30mL质量分数为20%氢氧化钠溶液中，在55℃下，以300W超声波超声分散2h，再冷却至室温后过滤，得碱处理烟炱；用去离子水洗涤碱处理烟炱至洗涤液呈中性，分别称取40g洗涤后的碱处理烟炱，4g丁二酰亚胺，加入90mL甲醇中，以350r/min搅拌35min，再静置2h后过滤，得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在108℃下干燥至恒重，得担载材料；再分别称量43.6g月桂酰二乙醇胺，3g氧化铝，15mL二甲苯装入烧瓶中，以350r/min搅拌25min，再加热至230℃，继续保温搅拌反应4h，过滤除去沉淀后冷却至135℃，减压蒸馏2h，再冷却至室温，得膏状物；然后将膏状物加入45mL丙酮中，加热至55℃，以350r/min搅拌至膏状物完全溶解，再移入3℃冰水浴中静置2h后过滤，得沉淀，将沉淀置于真空干燥箱中，在75℃下干燥11h，得月桂基咪唑啉中间体；称取39g月桂基咪唑啉中间体加入150mL异丙醇中，在75℃下，以350r/min搅拌25min，再分别加入15g氨基磺酸，4g尿素，升温至105℃，保温反应3h后过滤，收集滤液；再将滤液移入3℃冰水浴中静置2h后，过滤得滤饼，将滤饼加入150mL异丙醇中，在95℃下，以350r/min搅拌25min，搅拌后转入3℃冰水浴中静置2h，静置结束过滤得沉淀产物，将沉淀产物置于真空干燥箱中，在75℃下干燥11h，得月桂基咪唑啉硫酸酯盐；最后按重量份数计，分别称取95份月桂基咪唑啉硫酸酯盐，75份苯甲酸钠，55份苯并三氮唑，11份聚乙烯吡咯烷酮，11份担载材料，以350r/min搅拌25min，出料得甲醇汽油多相金属缓蚀剂。
将本发明制得的甲醇汽油多相金属缓蚀剂添加至甲醇汽油中，添加量为甲醇汽油质量的0.06%，搅拌混合均匀，并静置18min即可。本发明甲醇汽油多相金属缓蚀剂具有较好的缓蚀效果，使用35天对金属的缓蚀率达92.1%，可有效减少甲醇汽油对金属基面的腐蚀，而传统甲醇汽油缓蚀剂使用35天对金属的缓蚀率为83.1%，且本发明甲醇汽油多相金属缓蚀剂与传统甲醇汽油缓蚀剂相比，使用后可延长金属使用寿命3年。
实例3
首先取烟炱装入研钵中研磨，过200目筛，称取20g过筛后的烟炱，加入40mL质量分数为20%氢氧化钠溶液中，在60℃下，以300W超声波超声分散2h，再冷却至室温后过滤，得碱处理烟炱；用去离子水洗涤碱处理烟炱至洗涤液呈中性，分别称取50g洗涤后的碱处理烟炱，5g丁二酰亚胺，加入100mL甲醇中，以400r/min搅拌40min，再静置2h后过滤，得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，得担载材料；再分别称量57.5g月桂酰二乙醇胺，4g氧化铝，20mL二甲苯装入烧瓶中，以400r/min搅拌30min，再加热至240℃，继续保温搅拌反应4h，过滤除去沉淀后冷却至150℃，减压蒸馏2h，再冷却至室温，得膏状物；然后将膏状物加入60mL丙酮中，加热至60℃，以400r/min搅拌至膏状物完全溶解，再移入5℃冰水浴中静置2h后过滤，得沉淀，将沉淀置于真空干燥箱中，在80℃下干燥12h，得月桂基咪唑啉中间体；称取52g月桂基咪唑啉中间体加入200mL异丙醇中，在80℃下，以400r/min搅拌30min，再分别加入20g氨基磺酸，5g尿素，升温至110℃，保温反应3h后过滤，收集滤液；再将滤液移入5℃冰水浴中静置2h后，过滤得滤饼，将滤饼加入200mL异丙醇中，在100℃下，以400r/min搅拌30min，搅拌后转入5℃冰水浴中静置2h，静置结束过滤得沉淀产物，将沉淀产物置于真空干燥箱中，在80℃下干燥12h，得月桂基咪唑啉硫酸酯盐；最后按重量份数计，分别称取100份月桂基咪唑啉硫酸酯盐，80份苯甲酸钠，60份苯并三氮唑，12份聚乙烯吡咯烷酮，12份担载材料，以400r/min搅拌30min，出料得甲醇汽油多相金属缓蚀剂。
将本发明制得的甲醇汽油多相金属缓蚀剂添加至甲醇汽油中，添加量为甲醇汽油质量的0.08%，搅拌混合均匀，并静置20min即可。本发明甲醇汽油多相金属缓蚀剂具有较好的缓蚀效果，使用40天对金属的缓蚀率达89.6%，可有效减少甲醇汽油对金属基面的腐蚀，而传统甲醇汽油缓蚀剂使用40天对金属的缓蚀率为80.2%，且本发明甲醇汽油多相金属缓蚀剂与传统甲醇汽油缓蚀剂相比，使用后可延长金属使用寿命2年。

Claims (7)

1.一种甲醇汽油多相金属缓蚀剂，其特征在于包括以下重量份物料：
90～100份月桂基咪唑啉硫酸酯盐，70～80份苯甲酸钠，50～60份苯并三氮唑，10～12份聚乙烯吡咯烷酮，10～12份担载材料。
2.如权利要求1所述的一种甲醇汽油多相金属缓蚀剂，其特征在于，所述的月桂基咪唑啉硫酸酯盐为月桂基咪唑啉中间体与氨基磺酸按质量比1.3:1～5.2:1混合，发生季铵化反应，冷凝结晶后过滤、干燥制得。
3.如权利要求2所述的一种甲醇汽油多相金属缓蚀剂，其特征在于，所述的月桂基咪唑啉中间体为月桂酰二乙醇胺经环化脱水反应后，在丙酮中重结晶提纯制得。
4.如权利要求3所述的一种甲醇汽油多相金属缓蚀剂，其特征在于，所述的月桂酰二乙醇胺环化脱水反应为将月桂酰二乙醇胺、氧化铝、二甲苯混合加热至220～240℃，保温搅拌反应3～4h，过滤除去沉淀后冷却至120～150℃，减压蒸馏1～2h。
5.如权利要求2所述的一种甲醇汽油多相金属缓蚀剂，其特征在于，所述的季铵化反应为物料升温至100～110℃，保温反应2～3h。
6.如权利要求1所述的一种甲醇汽油多相金属缓蚀剂，其特征在于，所述的担载材料为负载丁二酰亚胺的碱处理烟炱。
7.如权利要求6所述的一种甲醇汽油多相金属缓蚀剂，其特征在于，所述的烟炱为发动机烟炱。
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