CN111315718A - 具有一个疏水基团和两个相同亲水离子基团的分子和其组合物 - Google Patents

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Abstract

本文描述了一类新颖化合物。所公开的所述新颖化合物具有一个亲水基团和两个相同的亲水离子基团。所公开的所述化合物的两个亲水基团含有阳离子或阴离子带电基团或以阳离子或阴离子带电基团为末端。还描述了一种合成所公开的所述新颖化合物的方法。本文公开的所述新颖化合物可用作制品、产品或组合物中的表面活性剂，或用于一些其它目的。本文还公开了包括二阳离子化合物或二阴离子化合物的腐蚀控制组合物，以及在腐蚀控制组合物中使用所述化合物以减少水系统中表面腐蚀的方法。发现所公开的所述方法或组合物比那些包含常用的用于缓解水系统中金属表面的腐蚀的单一季化合物的方法或组合物更有效。

Description

具有一个疏水基团和两个相同亲水离子基团的分子和其组 合物
相关申请的交叉引用
本申请要求优先权，并与于2017年8月30日提交的题为“具有一个疏水基团和两个相同亲水基团的分子和其组合物以及所述分子和其组合物的制备方法(MOLECULES HAVINGONE HYDROPHOBIC AND TWO IDENTICAL HYDROPHILIC GROUPS AND COMPOSITIONS THEREOFAND METHODS OF PREPARATION THEREOF)”的美国临时申请序列号62/552,108相关。本专利申请的全部内容通过引用明确并入本文，包含但不限于说明书、权利要求书和摘要，以及其任何插图、表格或附图。
技术领域
本发明总体上涉及表面活性剂化合物、其制备方法以及将其用作腐蚀控制剂的方法和腐蚀控制组合物的领域。具体地，本公开涉及包括两个相同的亲水阳离子或阴离子基团和一个疏水基团的一类新型化合物。所公开的化合物与常规或孪连(Gemini)表面活性剂具有一些共同的结构特征，但是在结构上与现有的表面活性剂不同。所公开的化合物在各种应用中单独或与其它一种或多种常规或孪连表面活性剂一起适用作表面活性剂。还发现本文所公开的化合物是有效的腐蚀抑制剂。
背景技术
表面活性剂化合物通常含有亲水基团和疏水基团。由于表面活性剂结构独特，所以表面活性剂在不同领域具有不同的应用。随着对表面活性剂化合物的结构与其功能和操作模式之间关系的理解的提高，对具有新的或改进的性质(如表面张力性质)的表面活性剂化合物的需求也在增加。
虽然表面活性剂的结构多种多样，但现有的表面活性剂可分为两大类：一类为常规表面活性剂并且另一类为孪连表面活性剂。
常规表面活性剂通常具有疏水基团和亲水基团。取决于亲水基团的特性，常规表面活性剂可以是非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂或两性离子表面活性剂中的一种。
另一方面，孪连表面活性剂具有两个疏水基团和两个亲水基团。孪连表面活性剂可以基于一个或多个疏水基团的特性以与用于对常规表面活性剂进行分类的方式相似的方式进一步划分为类似的子类。
因此，一个目的是开发性质与常规和/或孪连表面活性剂不同的新颖表面活性剂化合物。在常规表面活性剂和孪连表面活性剂中，亲水基团与疏水基团之比均为1:1，而所公开的化合物的亲水基团与疏水基团之比为2:1。亲水基团与疏水基团之比的这种差异提供了所公开化合物不仅作为表面活性剂，而且作为抗微生物剂、消毒剂、织物柔软剂、抗静电剂、腐蚀抑制剂、发泡剂、浮选捕收剂、分散剂、表面活性剂辅助提高原油采收率(EOR)、清洁剂等的独特应用。
本公开的另一个目的是开发一种有效和高效地制备新颖化合物的方法。
本公开的另一个目的是在制品、产品和/或组合物中使用所述新颖化合物。
此外，季铵化合物是表面活性剂的一个重要子类，因为其具有独特的性质。季铵化合物和其它表面活性剂之间的主要区别在于其独特结构。季铵化合物主要由疏水基团(例如，长烷基)和季铵盐基团两部分组成。铵的独特正电荷在表面活性剂和表面之间起着关键作用，例如静电相互作用。
工业用水系统使用工艺用水来实现许多不同的目的，但是可能容易受到微生物污染并出现结垢。任何水系统中的金属表面都容易腐蚀，部分原因是因为微生物污染和结垢。
通常将腐蚀抑制剂添加到水系统中以保护其金属表面基础设施(例如碳钢管道)免受腐蚀。然而，用于这种目的的季铵化合物通常为双季铵物种或用苄基氯季铵化的物种，并且已知其具有很大的危害。此外，存在任何含有单一季化合物的水释放到环境中的政府规定。
因此，持续需要能够作为更好和更安全的腐蚀控制剂的不同或替代性季铵化合物。
因此，本公开的另一个目的是开发具有改进的腐蚀控制性能的新颖腐蚀控制剂。
本公开的另一个目的是开发使得水系统中的腐蚀更加有效和高效的方法和腐蚀控制组合物。
根据以下结合本文陈述的权利要求书的说明书，本公开的这些和其它目的、优点和特征将变得显而易见。
发明内容
本文公开了包含表面活性剂化合物的新颖化合物、包括所公开化合物的组合物以及制备所公开化合物的方法。更具体地，本文公开了包括两个相同亲水基团和一个疏水基团的化合物。在公开的化合物中，每个亲水基团包含季胺或带负电荷的物质或以季胺或带负电荷的物种为末端，并且疏水基团包含长疏水链。所公开的化合物与常规或孪连表面活性剂不同，因为闭合化合物中亲水基团与疏水基团之比为2:1，而在常规或孪连表面活性剂中亲水基团与疏水基团之比为1:1。这种结构上的差异提供了所公开的化合物不仅作为表面活性剂，而且用于其它目的，如抗微生物消毒剂、织物柔软剂、抗静电剂、腐蚀抑制剂、发泡剂、浮选捕收剂、分散剂、表面活性剂辅助提高原油采收率(EOR)、清洁剂等的独特的应用。
一方面，提供了根据式I的化合物：
Figure BDA0002392241370000041
其中
X是NH或O；
R11是R1或R1-Z-(CH2)m-；
R1是未经取代或经取代的直链或支链C1-C30烷基、环烷基、烯基或炔基；
Z是NH或O；
R2是H、CH3或未经取代的直链或支链C1-C10烷基、烯基或炔基；
m是1到4的整数；
R3不存在或是未经取代的直链C1-C30亚烷基；
Y是-NR4R5R6 (+)或其盐；并且
R4、R5和R6独立地是C1-C10烷基。
另一方面，本文公开了合成所公开化合物的方法。所述方法包括使伯胺与含有至少一个阳离子基团的活化烯烃接触，以生成本文公开的任何化合物；其中所述伯胺是R11-NH2，R11是R1或R1-Z-(CH2)m-；所述活化烯烃是
Figure BDA0002392241370000042
X是NH或O；
R11是R1或R1-Z-(CH2)m-；
R1是未经取代或经取代的直链或支链C1-C30烷基、环烷基、烯基或炔基；
Z是NH或O；
R2是H、CH3或未经取代的直链或支链C2-C10烷基、烯基或炔基；
m是1到4的整数；
R3不存在或是未经取代的直链C1-C30亚烷基；
Y是-NR4R5R6 (+)或其盐；并且
R4、R5和R6独立地是C1-C10烷基。
在又另一方面，本文提供了包括本文公开的一种或多种化合物的制品、产品或组合物。
在又另一方面，本文提供了包括本文公开的一种或多种化合物的组合物。
本文还公开了用于水系统中金属表面的腐蚀控制的方法和组合物。具体地，所公开的用于水系统腐蚀控制的方法和组合物使用一种或多种通过与活化烯烃(迈克尔受体(Michael acceptor))进行氮杂-迈克尔加成反应(aza-Michael addition reaction)衍生自水溶性伯胺(迈克尔供体(Michael donor))的水溶性二阳离子或二阴离子化合物。
本文公开的示例性二阳离子或二阴离子化合物比用于缓解水系统中金属表面腐蚀的常规单一季铵化合物具有更好的性能。当本文公开的示例性二阳离子或二阴离子化合物用作水系统中的污垢控制剂时，其也显示出改进的性能。因此，所公开的腐蚀控制组合物或方法不仅具有防止表面腐蚀的优点，而且还具有防止微生物/生物膜生长的优点，从而使得操作水系统的化学品的使用、成本和操作复杂性总体降低。
一方面，本文公开了一种用于抑制水系统表面腐蚀的方法，所述方法包括将腐蚀控制组合物或所述腐蚀控制组合物的使用溶液提供到水系统中以产生经过处理的水系统或将其提供到所述水系统的表面上，其中所述腐蚀控制组合物包括一种或多种根据式I、式II和式III之一的化合物和一种或多种另外的腐蚀控制组合物试剂，
Figure BDA0002392241370000061
其中X是NH或O；R11是R1或R1-Z-(CH2)m-；R1是未经取代或经取代的直链或支链C1-C30烷基、环烷基、烯基或炔基；Z是NH或O；R2是H、CH3或未经取代的直链或支链C2-C10烷基、烯基或炔基；m是1到4的整数；R3不存在或是未经取代的直链C1-C30亚烷基；Y是NR4R5R6 (+)；Y'是-COOH、-SO3H、-PO3H、-OSO3H、-OPO3H或其盐；R4、R5和R6独立地是C1-C10烷基；R2'是H、CH3或未经取代或经取代的直链或支链C1-C10烷基、烯基、炔基、-COOH、-CH2COOH、Y'或-(CH2)m-Y'，并且其中所述腐蚀控制组合物缓解水系统表面的腐蚀。
另一方面，本文公开了一种腐蚀控制组合物，所述腐蚀控制组合物包括一种或多种根据式I、式II和式III之一的化合物和一种或多种另外的腐蚀控制组合物试剂，
Figure BDA0002392241370000071
其中X是NH或O；R11是R1或R1-Z-(CH2)m-；R1是未经取代或经取代的直链或支链C1-C30烷基、环烷基、烯基或炔基；Z是NH或O；R2是H、CH3或未经取代的直链或支链C2-C10烷基、烯基或炔基；m是1到4的整数；R3不存在或是未经取代的直链C1-C30亚烷基；Y是NR4R5R6 (+)；Y'是-COOH、-SO3H、-PO3H、-OSO3H、-OPO3H或其盐；R4、R5和R6独立地是C1-C10烷基；R2'是H、CH3或未经取代或经取代的直链或支链C1-C10烷基、烯基、炔基、-COOH、-CH2COOH、Y'或-(CH2)m-Y'，并且其中所述腐蚀控制组合物缓解水系统表面的腐蚀。
前述概述仅是说明性的，并且不旨在以任何方式进行限制。除了上述说明性方面、实施例和特征之外，根据以下显示和描述本发明技术的说明性实施例的附图和具体实施方式，本技术的其它方面、实施例和特征对于本领域技术人员而言将变得显而易见。因此，应将附图和具体实施方式视为在本质上是说明性的，而不是以任何方式进行限制。
附图说明
图1A、图1B和图1C示出了本公开的示例性化合物的表示(图1C)，以及常规表面活性剂(图1A)和孪连表面活性剂(图1B)的对比表示。
图2示出了伯胺(迈克尔供体)和包含阳离子基团(迈克尔受体)的活化烯烃之间的一般反应方案。
图3显示了气泡测试期间(18小时)的腐蚀速率(单位为密尔/年(mpy))。对于空白样品，未加入2-巯基乙醇(2ME)。
将参考附图对本发明的各种实施例进行详述，其中几个视图中相同的标号表示相同的部件。对各个实施例的引用并不限制本发明的范围。本文表示的图不是对根据本发明的各种实施例的限制，而是为了示例性地说明本发明而呈现的。
具体实施方式
本文公开了新颖化合物和制备所述新颖化合物或表面活性剂组合物的方法。更具体地说，公开了分子中包括两个相同亲水基团和一个疏水基团的化合物，以及合成此类表面活性剂的方法。例如，每个亲水基团包含季胺或以季胺为末端，并且疏水基团包含长脂族链。
本发明的实施例不限于特定的组合物和使用方法，这些组合物和使用方法可以变化并被熟练的技术人员理解。进一步应当理解，本文使用的所有术语仅用于描述特定的实施例的目的，并且不旨在以任何方式或范围进行限制。例如，如在本说明书和所附权利要求中使用的，除非内容另外明确指明，否则单数形式的“一个/一种(a/an)”以及“所述”可以包含复数个提及物。进一步，所有单位、前缀以及符号均可以以其SI接受的形式表示。
本说明书内列举的数值范围包含在限定的范围内的数值。贯穿本公开内容，本发明的各个方面都以范围格式呈现。采用范围格式的描述仅仅是为了方便和简洁起见，并且不应该被解释为是对本发明的范围的固定限制。因此，应将范围的描述视为已经具体地公开了所述范围内所有可能的子范围以及单独的数值(例如，1到5包含1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)。
为了可以更容易地理解本发明，首先定义某些术语。除非另外定义，否则本文使用的所有技术术语和科学术语均具有与本发明实施例所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。可以在无需过多实验的情况下在本发明的实施例的实践中使用与本文所述的方法和材料类似的、修改的或等效的许多方法和材料，本文描述优选的材料和方法。在描述和要求保护本发明的实施例时，将根据下面给出的定义来使用以下术语。
如本文所用，术语“约”是指例如通过用于在现实世界中制备浓缩物或使用溶液的典型测量和液体处理程序；通过在这些程序中的疏忽性错误；通过用于制备组合物或执行方法的成分的制造、来源或纯度的差异；等可能发生的数量的变化。术语“约”还涵盖由于由特定初始混合物产生的组合物的不同平衡条件而不同的量。不管是否被术语“约”修饰，权利要求均包含量的等效物。
如本文所用的，“经取代的”是指其中到包含在其中的氢原子的一个或多个键被置换为到非氢或非碳原子的键的有机基团(如下定义的(例如，烷基))。经取代的基团还包含其中到一个或多个碳或一个或多个氢的一个或多个键被置换为到杂原子的一个或多个键(包含双键或三键)的基团。因此，除非另有说明，否则经取代的基团被一个或多个取代基取代。经取代的基团可被1、2、3、4、5或6个取代基取代。
经取代的环基团包含到氢原子的键被置换为到碳原子的键的环和环系统。因此，经取代的环烷基、芳基、杂环基和杂芳基也可被本文所定义的经取代或未经取代的烷基、烯基和炔基取代。
如本文所用的，术语“烷基(alkyl/alkyl groups)”是指具有一个或多个碳原子的饱和烃，包含直链烷基(例如，甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等)、环烷基(或“环烷基”或“脂环基”或“碳环基”)(例如，环丙基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基等)、支链烷基(例如，异丙基、叔丁基、仲丁基、异丁基等)和经烷基取代的烷基(例如，经烷基取代的环烷基和经环烷基取代的烷基)。
除非另外说明，否则术语“烷基”包含“未经取代的烷基”和“经取代的烷基”两者。如本文所用的，术语“经取代的烷基”是指具有置换烃主链的一个或多个碳上的一个或多个氢的取代基的烷基。这些取代基可以包含例如烯基、炔基、卤基、羟基、烷基羰氧基、芳基羰氧基、烷氧基羰氧基、芳氧基、芳氧基羰氧基、羧酸酯基、烷基羰基、芳基羰基、烷氧基羰基、氨基羰基、烷基氨基羰基、二烷基氨基羰基、烷基硫基羰基、烷氧基、磷酸酯基、膦酸基、亚膦酸基、氰基、氨基(包含烷基氨基、二烷基氨基、芳基氨基、二芳基氨基及烷基芳基氨基)、酰胺基(包含烷基羰基氨基、芳基羰基氨基、氨甲酰基和脲基)、亚氨基、巯基、烷基硫基、芳基硫基、硫代羧酸酯基、硫酸酯基、烷基亚磺酰基、磺酸酯基、氨磺酰基、磺酰胺基、硝基、三氟甲基、氰基、叠氮基、杂环基、烷基芳基或芳香族(包含杂芳香族)基团。
在一些实施例中，经取代的烷基可以包含杂环基。如本文所使用，术语“杂环基”包含与其中环上碳原子中的一个或多个是非碳元素(例如，氮、硫或氧)的碳环基类似的闭环结构。杂环基可以是饱和或不饱和的。示例性杂环基包含但不限于氮丙啶、环氧乙烷(环氧化物、环氧乙烷)、环硫乙烷(环硫化物)、双环氧乙烷、氮杂环丁烷、氧杂环丁烷、硫杂环丁烷、二氧杂环丁烷、二硫杂环丁烷、二硫环丁烯、氮杂环戊烷、吡咯啶、吡咯啉、氧杂环戊烷、二氢呋喃以及呋喃。
烯基或烯烃是具有两个到约30个碳原子的直链、支链或环烷基，并且进一步包含至少一个双键。在一些实施例中，烯基具有2个到约30个碳原子，或者通常具有2个到10个碳原子。烯基可以是经取代的或未经取代的。对于烯基中的双键，所述双键的构型可以是反式或顺式构型。烯基可以与烷基类似地取代。
炔基是具有两个到约30个碳原子的直链、支链或环烷基，并且进一步包含至少一个三键。在一些实施例中，炔基具有2个到约30个碳原子，或者通常具有2个到10个碳原子。炔基可以是经取代的或未经取代的。烯基可以与烷基或烯基类似地取代。
如本文所用的，术语“亚烷基”、“环亚烷基”、“炔基化物”和“亚烯基”，单独或作为另一取代基的一部分，分别指衍生自烷基、环烷基或烯基的二价基团，如-CH2CH2CH2-。对于亚烷基、亚环烷基、亚炔基和亚烯基，不暗示连接基团的朝向。
如本文所用的，术语“酯”是指-R30COOR31基团。R30不存在、如本文所定义的经取代或未经取代的亚烷基、亚环烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、亚芳烷基、亚杂环基亚烷基或亚杂环基。R31是如本文所定义的被取代的或未被取代的烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、杂环基烷基或杂环基。
如本文所用，术语“胺”(或“氨基”)是指-R32NR33R34基团。R32不存在、如本文所定义的经取代或未经取代的亚烷基、亚环烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、亚芳烷基、亚杂环基亚烷基或亚杂环基。R33和R34独立地为氢，或如本文所定义的经取代或未经取代的烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、杂环基烷基或杂环基。
如本文所用的，术语“胺”也是指独立化合物。当胺为化合物时，其可由R32'NR33'R34'基团的式来表示，其中R32'、R33'和R34独立地为氢，或如本文所定义的经取代或未经取代的烷基、环烷基、R33'和R34独立地为氢，或如本文所定义的经取代或未经取代的烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、杂环基烷基或杂环基。
如本文所用的，术语“醇”是指-R35OH基团。R35不存在、如本文所定义的经取代或未经取代的亚烷基、亚环烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、亚芳烷基、亚杂环基亚烷基或亚杂环基。
如本文所用，术语“羧酸”是指-R36COOH基团。R36不存在、如本文所定义的经取代或未经取代的亚烷基、亚环烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、亚芳烷基、亚杂环基亚烷基或亚杂环基。
如本文所用的，术语“醚”是指-R37OR38基团。R37不存在、如本文所定义的经取代或未经取代的亚烷基、亚环烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、亚芳烷基、亚杂环基亚烷基或亚杂环基。R38为如本文所定义的经取代或未经取代的烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、杂环基烷基或杂环基。
如本文所用的，术语“溶剂”是指任何无机或有机溶剂。溶剂在所公开的方法或制品、产品或组合物中可用作反应溶剂或载体溶剂。合适的溶剂包含但不限于：含氧溶剂，如低级链烷醇、低级烷基醚、二醇、芳基二醇醚和低级烷基二醇醚。其它溶剂的实例包含但不限于：甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇、异丁醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、二丙二醇、己二醇、混合乙二醇-丙二醇醚、乙二醇苯基醚和丙二醇苯基醚。水也是溶剂。本文所使用的溶剂可以由单一溶剂或许多不同溶剂的混合物构成。
二醇醚包含但不限于二乙二醇正丁醚、二乙二醇正丙醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇叔丁醚、二丙二醇正丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、二丙二醇丙醚、二丙二醇叔丁醚、乙二醇丁醚、乙二醇丙醚、乙二醇乙醚、乙二醇甲醚、乙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇正丁醚、丙二醇乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇正丙醚、三丙二醇甲醚和三丙二醇正丁醚、乙二醇苯醚、丙二醇苯醚等或其混合物。
一方面，本文公开了根据式I的化合物
Figure BDA0002392241370000131
其中
X是NH或O；
R11是R1或R1-Z-(CH2)m-；
R1是未经取代或经取代的直链或支链C1-C30烷基、环烷基、烯基或炔基；
Z是NH或O；
R2是H、CH3或未经取代的直链或支链C2-C10烷基、烯基或炔基；
m是1到4的整数；
R3不存在或是未经取代的直链C1-C30亚烷基；
Y是-NR4R5R6 (+)或其盐；并且
R4、R5和R6独立地是C1-C10烷基。
在本文公开的化合物的一些实施例中，X是NH。在一些其它实施例中，X是O。
在一些实施例中，R11是R1。在一些其它实施例中，R11是R1-Z-(CH2)m-。在一些实施例中，R11是R1-Z-(CH2)m-，并且Z是NH。在一些其它实施例中，R11是R1-Z-(CH2)m-，并且Z是O。在又另一些实施例中，R11是R1-Z-(CH2)m-，Z是NH，m是2。
在一些实施例中，R2是H。在一些实施例中，R2是CH3。在又另一些实施例中，R2是CH3CH3、CH2CH2CH3或CH(CH3)2。
在一些实施例中，Y是-NR4R5R6 (+)。在一些其它实施例中，Y是-NR4R5R6 (+)，并且R4、R5和R6独立地是CH3。在又另一些实施例中，Y是-NR4R5R6 (+)，R4和R5独立地是CH3，并且R6是C6-C12芳香族烷基。在一些其它实施例中，Y是-NR4R5R6 (+)，R4和R5独立地是CH3，并且R6是-CH2-C6H6。
在一些实施例中，Y是-NR4R5R6 (+)，并且Y的抗衡离子是任何带负电荷的离子或物种。在一些其它实施例中，Y的抗衡离子是氯离子、溴离子、氟离子、碘离子、乙酸根、铝酸根、氰酸根、氰离子、磷酸二氢根、亚磷酸二氢根、甲酸根、碳酸根、碳酸氢根、草酸氢根、硫酸氢根、氢氧根、硝酸根、亚硝酸根、硫氰酸根或其组合。
在一些实施例中，R3是CH2。在一些其它实施例中，R3是CH2CH2。在一些其它实施例中，R3是C(CH3)2。在又另一些实施例中，R3是未经取代的、直链和饱和C2-C10亚烷基。在一些实施例中，R3是未经取代的、直链和不饱和C2-C10亚烷基。
在一些实施例中，R1是直链C1-C30烷基、烯基或炔基。在一些其它实施例中，R1是支链C1-C30烷基、烯基或炔基。在又另一些实施例中，R1是直链和饱和C5-C30烷基。在一些其它实施例中，R1是支链和饱和C5-C30烷基。
在一些实施例中，R1是具有一个或多个双键的直链C1-C30烯基。在一些其它实施例中，其中R1是具有一个或多个双键的支链C1-C30烯基。
在一些实施例中，R1是具有一个或多个三键的直链C1-C30炔基。在一些其它实施例中，R1是具有一个或多个三键的支链C1-C30炔基。
在一些其它实施例中，R11是直链和饱和C2-C20烷基。在一些其它实施例中，R11是具有至少一个双键的反式C2-C20烯基。在一些其它实施例中，R11是具有至少一个反式构型的双键的C2-C20烯基。在一些实施例中，R11是具有至少一个双键的顺式C2-C20烯基。在一些其它实施例中，R11是具有至少一个顺式构型的双键的C2-C20烯基。
在一些实施例中，R11是R1-NH-CH2CH2CH2基团，R1是直链和饱和C2-C20烷基、反式烯基或顺式烯基。
在一些其它实施例中，R2是H，X是NH，R3是CH2CH2，Y是CH2-N+(CH3)3Cl-。
在另一方面，本文公开了根据式II或式III的化合物
Figure BDA0002392241370000151
其中X是NH或O；R11是R1或R1-Z-(CH2)m-；R1是未经取代或经取代的直链或支链C1-C30烷基、环烷基、烯基或炔基；Z是NH或O；R2是H、CH3或未经取代的直链或支链C1-C10烷基、烯基或炔基；R2'是H、CH3，或未经取代或经取代的、直链或支链C1-C10烷基、烯基、炔基、-COOH、-CH2COOH、Y'或-(CH2)m-Y'；m是1到4的整数；R3不存在或是未经取代的直链C1-C30亚烷基；y'是-COOH、-SO3H、-PO3H、-OSO3H、-OPO3H或其盐。
在一些实施例中，Y'是-COOH或其盐。在一些实施例中，Y'是-PO3H、-OPO3H或其盐。在一些其它实施例中，Y'是-SO3H、-OSO3H或其盐。
在本文公开的化合物的一些实施例中，X是NH。在一些其它实施例中，X是O。
在一些实施例中，R11是R1。在一些其它实施例中，R11是R1-Z-(CH2)m-。在一些实施例中，R11是R1-Z-(CH2)m-，并且Z是NH。在一些其它实施例中，R11是R1-Z-(CH2)m-，并且Z是O。在又另一些实施例中，R11是R1-Z-(CH2)m-，Z是NH，m是2。
在一些实施例中，R2是H。在一些实施例中，R2是CH3。在又另一些实施例中，R2是CH3CH3、CH2CH2CH3或CH(CH3)2。
在一些实施例中，R2是H。在一些实施例中，R2'是CH3。在又另一些实施例中，R2'是CH3CH3、CH2CH2CH3或CH(CH3)2。在一些其它实施例中，R2'是-COOH。在一些其它实施例中，R2'是-CH2COOH。
在一些实施例中，R3是CH2。在一些其它实施例中，R3是CH2CH2。在一些其它实施例中，R3是C(CH3)2。在又另一些实施例中，R3是未经取代的、直链和饱和C2-C10亚烷基。在一些实施例中，R3是未经取代的、直链和不饱和C2-C10亚烷基。
在一些实施例中，R1是直链C1-C30烷基、烯基或炔基。在一些其它实施例中，R1是支链C1-C30烷基、烯基或炔基。在又另一些实施例中，R1是直链和饱和C5-C30烷基。在一些其它实施例中，R1是支链和饱和C5-C30烷基。
在一些实施例中，R1是具有一个或多个双键的直链C1-C30烯基。在一些其它实施例中，其中R1是具有一个或多个双键的支链C1-C30烯基。
在一些实施例中，R1是具有一个或多个三键的直链C1-C30炔基。在一些其它实施例中，R1是具有一个或多个三键的支链C1-C30炔基。
在一些其它实施例中，R11是直链和饱和C2-C20烷基。在一些其它实施例中，R11是具有至少一个双键的反式C2-C20烯基。在一些其它实施例中，R11是具有至少一个反式构型的双键的C2-C20烯基。在一些实施例中，R11是具有至少一个双键的顺式C2-C20烯基。在一些其它实施例中，R11是具有至少一个顺式构型的双键的C2-C20烯基。
在一些实施例中，R11是R1-NH-CH2CH2CH2基团，R1是直链和饱和C1-C20烷基、反式烯基或顺式烯基。
在一些其它实施例中，R2是H，X是NH，R3是CH2CH2，Y'是-COOH或-PO3H。在一些实施例中，所述化合物是式II的化合物。在一些其它实施例中，所述化合物是式III的化合物。
在一些实施例中，所述化合物是具有式III的化合物，R2'是H，X是NH，Y'是-COOH或-PO3H。在一些其它实施例中，所述化合物是具有式III的化合物，R2'是-CH3，X是NH，Y'是-COOH或-PO3H。在又另一些实施例中，所述化合物是具有式III的化合物，R2'是Y'或-CH2Y'，X是NH，Y'是-COOH或-PO3H。
在又另一些实施例中，当所述化合物是具有式III的化合物并且Y'基团带负电荷时，负电荷的反正离子包含但不限于碱金属离子、Li+、Na+、K+、NH4 +、季铵离子等。
不受限于特定的作用机理或化合物的结构和功能的定义，本文公开的化合物具有与一个疏水基团缔合的两个亲水基团。因此，与常规表面活性剂和孪连表面活性剂(亲水基团与疏水基团之比均为1:1)相比，本文公开的化合物的亲水基团与疏水基团之比为2:1。图1A、图1B和图1C示出了本文公开的示例性化合物(图1C)的表示，以及常规表面活性剂(图1A)和孪连表面活性剂(图1B)的表示。由于亲水基团与疏水基团的比例较高，所公开的化合物特别适合用作抗微生物消毒剂、织物柔软剂、抗静电剂、腐蚀抑制剂、发泡剂、浮选捕收剂、分散剂、表面活性剂辅助提高原油采收率(EOR)、清洁剂等。
在本公开中，术语“疏水基团”可以与术语“疏水尾或疏水头”互换使用。类似地，术语“亲水基团”可以与术语“极性头或极性尾”、“亲水基团”或“极性基团”互换使用。术语“分子”也可以与术语“化合物”互换使用。
制备方法
在另一方面，本文公开了一种合成本文公开的化合物的方法。在一些实施例中，所公开的方法包括在约-20℃到约200℃的温度下使伯胺(迈克尔供体)与含有亲水基团的活化烯烃(迈克尔受体)接触约10分钟到约48小时以产生本文公开的化合物。产生本文公开的化合物的反应是在伯胺(迈克尔供体)和含有亲水基团的活化烯烃(迈克尔受体)之间进行氮杂-迈克尔加成。
脂肪胺基团在与靠近吸电子基团(如羰基、氰基或硝基)的不饱和烃部分(例如碳-碳双键)接触时会发生氮杂-迈克尔加成反应。具体而言，迈克尔加成是亲核体与活化烯烃和炔烃官能团之间的反应，其中亲核体通过与吸电子和共振稳定活化基团(如羰基)相邻的碳-碳多重键加成。迈克尔加成亲核体被称为“迈克尔供体”，活化亲电烯烃被称为“迈克尔受体”，两种组分的反应产物被称为“迈克尔加合物”。迈克尔供体的实例包含但不限于胺、硫醇、膦、碳负离子和醇盐。迈克尔受体的实例包含但不限于丙烯酸酯、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯腈、丙烯酰胺、马来酰亚胺、氰基丙烯酸酯和乙烯基砜、乙烯基酮、硝基乙烯、α,β-不饱和醛、乙烯基膦酸酯、丙烯腈、乙烯基吡啶、偶氮化合物、β-酮乙炔和乙炔酯。
如本文所用的，“活化烯烃”是指双键碳中的至少一个具有共轭吸电子基团的取代烯烃。活化烯烃的实例包含但不限于α,β-不饱和羰基化合物(如CH2＝CHCO-NH-CH3、烷基-CH＝CH-CO-烷基、CH2＝CH2C(O)-O-CH3)、CH2＝CH-COOH、CH2＝CH(CH3)-COOH、CH2＝CH-SO3H等。
如本文所用的，“接触”是指本领域技术人员将伯胺(迈克尔供体)和含有至少一个阳离子或阴离子基团的活化烯烃(迈克尔受体)结合在一起以受控和实用的方式进行化学反应的任何方式。例如，在一些实施例中，可以将伯胺或包括伯胺的溶液分批或逐滴添加到含有活化烯烃或包括活化烯烃的溶液的容器或器皿中。在一些其它实施例中，可以将活化烯烃或包括活化烯烃的溶液分批或逐滴添加到含有伯胺或包括伯胺的溶液的容器或器皿中。在又另一些实施例中，同时、按照顺序或可替代地将活化烯烃或包括活化烯烃的溶液以及伯胺或包括伯胺的溶液分批或逐滴添加到容器或器皿中。
用于合成所公开化合物的化学反应是氮杂-迈克尔加成反应。已经发现，氮杂-迈克尔加成可以用于在温和的条件下和在合理的反应时间内以高收率合成所公开的化合物。
氮杂-迈克尔加成反应可以通过强酸或强碱催化。在一些情况下，一些离子液体既可以作为反应介质，也可以作为催化剂。用于合成所公开化合物的氮杂-迈克尔加成反应的优选催化剂是碱。碱催化剂可以是碱性源或主碱性源中的任何一种或其组合。示例性碱催化剂可以是碱金属、氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属硅酸盐、碱金属硅酸盐或胺。示例性碱催化剂可以是氢氧化物和胺。因为用于合成所公开化合物的反应使用伯胺，所以伯胺本身可以作为反应的催化剂。在此类实施例中，不需要另外的催化剂，或者另外的催化剂是任选的。其它优选的催化剂包含脒基和胍基。
反应中溶剂和/或稀释剂的使用是任选的。当使用溶剂时，多种非酸性溶剂是合适的，如例如水、醚(例如四氢呋喃(THF))、芳香烃(例如甲苯和二甲苯)、醇(例如正丁醇)、酯(例如3-乙氧基丙酸乙酯)等。由于合成过程对溶剂相对不敏感，因此反应可以使用多种溶剂。当使用溶剂(或稀释剂)时，装载水平的范围可以在约0wt-％到约80wt-％和更高的范围内。溶剂装载水平可以为约0wt-％、约1wt-％到约10wt-％、约10wt-％至约20wt-％、约20wt-％到约30wt-％、约30wt-％到约40wt-％、约40wt-％到约50wt-％、约50wt-％到约60wt-％、约60wt-％到约70wt-％、约70wt-％到约80wt-％、约1wt-％到约20wt-％、约20wt％到约40wt-％、约40wt-％到约60wt-％、约60wt-％到约80wt-％、约40wt-％到约70wt-％、约5wt-％、约15wt-％、约25wt-％、约35wt-％、约45wt-％、约55wt-％、约65wt-％、约75wt-％或最终反应混合物之间的任何值。
通常，所述方法的接触步骤可以在广泛温度范围内的温度下进行。接触或反应温度的范围可以为约-20℃到约200℃、约0℃到约150℃，更优选可以为约50℃到约80℃。接触温度可以为约10℃到约140℃、约20℃到约130℃、约30℃到约120℃、约40℃到约110℃、约50℃到约100℃、约60℃到约90℃、约70℃到约80℃、约0℃到约20℃、约20℃到约40℃、约40℃到约60℃、约60℃到约80℃、约80℃到约100℃、约100℃到约120℃、约120℃到约150℃、约5℃、约25℃、约45℃、约65℃、约85℃、约105℃、约125℃、约145℃或其间的任何值。从反应开始到反应结束，反应温度可以大致相同，并且反应温度可以在反应进行时从一个温度变为另一个温度。
本文公开的化合物合成的接触或反应时间可以广泛变化，这取决于如反应温度、催化剂的效力和量、稀释剂(溶剂)的存在与否等因素。优选的反应时间可以是约10分钟到约48小时、约0.5小时到约48小时、约1小时到40小时、约2小时到38小时、约4小时到约36小时、6小时到约34小时、约8小时到约32小时、约10小时到约30小时、约12小时到约28小时、约14小时到26小时、约16小时到24小时、约18小时到20小时、约1小时到8小时、8小时到16小时、8小时到约24小时、约2小时、约4小时、约6小时、约8小时、约10小时、约14小时、约16小时、约18小时、约24小时、约30小时、约36小时或其间的任何值。
当在上述温度下将一摩尔的伯胺和至少两摩尔的活化烯烃混合足够长的时间时，可以完成本文公开的化合物的合成反应。通常，如果反应在室温下进行，反应的产物收率可以超过98％。
在所公开方法的一些实施例中，所述伯胺是R11-NH2，R11是R1或R1-Z-(CH2)m-；所述活化烯烃是
Figure BDA0002392241370000211
X是NH或O；
R11是R1或R1-Z-(CH2)m-；
R1是未经取代或经取代的直链或支链C1-C30烷基、环烷基、烯基或炔基；
Z是NH或O；
R2是H、CH3或未经取代的直链或支链C1-C10烷基、烯基或炔基；
m是1到4的整数；
R3不存在或是未经取代的直链C1-C30亚烷基；
Y是-NR4R5R6 (+)或其盐；并且
R4、R5和R6独立地是C1-C10烷基。
在一些实施例中，所述活化烯烃是(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵(APTAC)、[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化铵(MAPTAC)、2-(丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基氯化铵(DMAEA-MCQ)、N,N-二甲基氨基乙基丙烯酸苄酯氯化季铵盐(DMAEA-BCQ)、2-(甲基丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基乙氧基-1-氨基甲基硫酸盐(DMAEA-MSQ)、2-(丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基氯化铵(DMAEA-MSQ)或其混合物。
在所公开方法的一些实施例中，所述伯胺是R11-NH2，R11是R1或R1-Z-(CH2)m-；所述活化烯烃是
Figure BDA0002392241370000221
X是NH或O；
R11是R1或R1-Z-(CH2)m-；
R1是未经取代或经取代的直链或支链C1-C30烷基、环烷基、烯基或炔基；
Z是NH或O；
R2是H、CH3或未经取代的直链或支链C1-C10烷基、烯基或炔基；
R2'是H、CH3，或未经取代或经取代的、直链或支链C1-C10烷基、烯基、炔基、-COOH、-CH2COOH、Y'或-(CH2)m-Y'；
m是1到4的整数；
R3不存在或是未经取代的直链C1-C30亚烷基；并且
Y'是-COOH、-PO3H、-SO3H或其盐。
在一些实施例中，活化烯烃是丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、乙烯基磺酸、乙烯基膦酸或其混合物。
在一些其它实施例中，活化烯烃是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、3-(烯丙氧基)-2-羟基丙-1-磺酸或其混合物。
在又另一些实施例中，当活化烯烃含有在碱性pH下可以带负电荷的阴离子基团时，负电荷的反正离子包含但不限于碱金属离子、Li+、Na+、K+、NH4 +、季铵离子等。
在所公开方法的一些实施例中，接触步骤在反应溶剂存在下进行。反应溶剂可以是化学合成中常用的任何无机或有机溶剂。可以通过本领域技术人员已知的任何方式将在所公开的方法中使用的反应溶剂引入伯胺和包含阳离子或阴离子基团的活化烯烃之间的反应中。例如，可以在加入伯胺或活化烯烃或两者之前、同时或之后将所述溶剂加入容器或器皿中以与一种或两种反应物进行反应。
在一些实施例中，反应溶剂是水、甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、PEG或其混合物。在一些其它实施例中，反应溶剂是水。
在所公开方法的一些其它实施例中，接触步骤在催化剂、碱或酸存在下进行。可以通过本领域技术人员已知的任何方式将催化剂、碱或酸引入伯胺和活化烯烃之间的反应。
在一些实施例中，接触步骤在不存在任何另外的碱下进行。在一些其它实施例中，接触步骤在碱性源存在下进行。在一些其它实施例中，接触步骤在有机碱(如链烷醇胺)存在下进行。在又另一些实施例中，接触步骤在碱金属氢氧化物、碳酸盐、咪唑/吡啶基碱或其组合(如NaOH、Na2CO3、氨乙基吡啶、氨丙基咪唑或其组合)存在下进行。在一些其它实施例中，接触步骤在苄基三甲基铵氢氧化物存在下进行。在一些实施例中，催化剂碱是脒碱或胍碱，或其混合物。在一些其它实施例中，催化剂是离子液体，如1,8-二氮杂双环[5.4.0]-十一烷基-7-烯-8-乙酸鎓，用于室温下无溶剂条件下的反应。
在所公开方法的又另一些实施例中，所述接触步骤在酸存在下进行。在一些其它实施例中，接触步骤在催化剂存在下进行。所述催化剂可以是本领域技术人员已知的用于迈克尔加成反应的任何一种或多种催化剂。
在所公开方法的又另一些实施例中，接触步骤在没有催化剂、碱或酸的情况下进行。在一些其它实施例中，接触步骤在没有碱金属氢氧化物、碳酸盐、硅酸盐、偏硅酸盐、咪唑/吡啶基碱或其全部的情况下进行。在一些实施例中，接触步骤在没有碱的情况下进行。
在又另一方面，本文公开了包括本文公开的或通过本文公开的方法生产的一种或多种化合物的制品、产品或组合物。
在一些实施例中，制品、产品或组合物进一步包括载体溶剂或载体。如本文所用的，“载体溶剂”或载体是一种所公开的化合物可以均匀和稳定地于其中分布的溶剂或溶剂体系。
如本文所用的，“稳定”是指本文公开的化合物在本文公开的化合物和载体溶剂或任何其它成分均匀混合后约1小时、约1小时到约12小时、约12小时、约1天、约5天、约10天、约20天、约1个月、约1个月到约1年、或约1年到约2年内不从组合物中的载体溶剂或其它成分沉淀或分离。
在一些实施例中，载体溶剂可以是工业或实验室中常用的任何无机或有机溶剂。在制品、产品或组合物的一些其它实施例中，载体溶剂是水、醇、亚烷基二醇、亚烷基二醇烷基醚或其组合。在一些其它实施例中，载体溶剂是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、单乙二醇、乙二醇单丁醚或其组合。
在一些实施例中，制品、产品或组合物是固体。在一些其它实施例中，制品、产品或组合物是液体。
在一些实施例中，制品、产品或组合物可以进一步包括另外的表面活性剂。另外的表面活性剂是非离子、半非离子、阴离子、阳离子、两性、两性离子、孪连表面活性剂或其组合。
在一些实施例中，另外的表面活性剂是非离子、半非离子、阴离子、阳离子、两性、两性离子、孪连表面活性剂或其组合。在一些实施例中，本文公开的组合物包含普通表面活性剂，但不含孪连表面活性剂。在一些其它实施例中，所述组合物包含孪连表面活性剂，但不含普通表面活性剂。在又另一些实施例中，表面活性剂组合物包含非离子、半非离子、阴离子、阳离子、两性和两性离子表面活性剂中的一种，但不含其余表面活性剂。例如，所公开的组合物可以包含一种或多种本文公开的化合物和一种或多种非离子表面活性剂，但是不含半非离子、阴离子、阳离子、两性、两性离子或孪连表面活性剂。
在一些实施例中，本文公开的制品、产品或组合物包括一种或多种本文公开的化合物、酸和载体溶剂。在一些实施例中，本文所公开的制品、产品或组合物包括一种或多种本文公开的化合物、酸、载体溶剂和过氧羧酸或过氧羧酸组合物。
在一些实施例中，所述制品、产品或组合物可以进一步包括主要碱性源。在一些实施例中，本文公开的制品、产品或组合物为包括一种或多种本文公开的化合物和主要碱性源的洗涤剂组合物。如本文所用的，洗涤剂组合物是指比本文公开的化合物含有更多重量百分比的主要碱性源的组合物，并且可以产生使用溶液pH为约8到约13的碱性使用溶液。
在一些实施例中，本文公开的制品、产品或组合物为包括一种或多种本文公开的化合物、主要碱性源和螯合剂的洗涤剂组合物。在一些实施例中，本文公开的制品、产品或组合物是为包括一种或多种本文公开的化合物、主要碱性源、螯合剂和表面活性剂的洗涤剂组合物。在一些实施例中，本文公开的制品、产品或组合物是包括一种或多种本文公开的化合物、主要碱性源和螯合剂但不含表面活性剂的洗涤剂组合物。
在一些实施例中，所述组合物是固体组合物。在一些其它实施例中，所述组合物是液体。
在一些实施例中，本文公开的制品、产品或组合物为包括一种或多种本文公开的化合物、主要碱性源和酶的洗涤剂组合物。在一些实施例中，本文公开的制品、产品或组合物是为包括一种或多种本文公开的化合物、主要碱性源、螯合剂、酶和表面活性剂的洗涤剂组合物。在一些实施例中，本文公开的制品、产品或组合物是包括一种或多种本文公开的化合物、主要碱性源、螯合剂和酶但不含表面活性剂、螯合剂或两者的洗涤剂组合物。
在一些实施例中，主要碱性源包括碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属硅酸盐、碱金属硅酸盐、胺或其混合物。在一些其它实施例中，主要碱性源包括碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐或其混合物。
在一些实施例中，本文所公开的洗涤剂组合物包含助洗剂。在一些实施例中，本文公开的洗涤剂组合物不含助洗剂，但包括部分主要碱性源作为助洗剂。
在一些实施例中，本文公开的洗涤剂组合物包含酶，其中所述酶是淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、角质酶、葡糖酶、过氧化物酶和/或其混合物。在一些实施例中，所述酶是蛋白酶。在一些其它实施例中，酶是蛋白酶和淀粉酶。在一些其它实施例中，酶是蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶。在又另一些实施例中，本文公开的洗涤剂组合物不含酶。
在一些实施例中，本文公开的洗涤剂组合物包含螯合剂，其中所述螯合剂是甲基甘氨酸二乙酸(MGDA)、谷氨酸-N,N-二乙酸(GLDA)、N-羟乙基氨基二乙酸、乙二胺四乙酸(EDTA)(包含四钠EDTA)、羟乙二胺四乙酸、二乙烯三胺五乙酸、N-羟乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)、乙二胺琥珀酸(EDDS)、2-羟乙基亚氨基二乙酸(HEIDA)、亚氨基二琥珀酸(IDS)、3-羟基-2-2′-亚氨基二琥珀酸(HIDS)或其混合物。
在其它实施例中，本文公开的洗涤剂组合物进一步包含一种或多种添加洗涤剂组合物试剂。
在一些实施例中，本文公开的洗涤剂组合物为固体组合物。在一些其它实施例中，所述洗涤剂组合物为液体。在一些实施例中，本文公开的固体洗涤剂组合物是任何压制的、挤压的或铸造的固体组合物，或呈松散的粉末形式。在一些其它实施例中，固体洗涤剂组合物被压制和/或挤压成块。在一些其它实施例中，洗涤剂组合物为多用途压制固体块组合物。
优选多用途固体块状洗涤剂组合物，因为固体块状洗涤剂组合物提供固态稳定性并可用于分配器中。例如相对于如美国再发行专利第32,762号和第32,818号中公开的
Figure BDA0002392241370000261
品牌技术，提出了使用用于机构和工业操作的固化技术和固体块状洗涤剂。在一些实施例中，本文公开的洗涤剂组合物包含Heile等人的美国第4,595,520号和第4,680,134号专利公开的碳酸钠水合物浇铸固体产品。这些文献中的每一个文献通过引用整体并入本文。不受作用机理的限制，固化机理是灰分水合或碳酸钠与水的相互作用。
本文还公开了使用一类新型二阳离子或二阴离子化合物控制水系统表面腐蚀的方法，以及包括这类新型二阳离子或二阴离子化合物的相应腐蚀控制组合物。具体地，公开了使用一种或多种二阳离子或二阴离子化合物作为腐蚀控制剂，所述化合物包括两个相同的亲水基团和一个疏水基团并且衍生自在伯胺(迈克尔供体)和活化烯烃(迈克尔受体)之间进行的氮杂-迈克尔加成反应。
在一方面，本文公开了一种腐蚀控制组合物，所述组合物包括一种或多种根据式I、式II、式III之一的化合物和一种或多种另外的腐蚀控制组合物试剂，
Figure BDA0002392241370000271
Figure BDA0002392241370000281
其中X是NH或O；R11是R1或R1-Z-(CH2)m-；R1是未经取代或经取代的直链或支链C1-C30烷基、环烷基、烯基或炔基；Z是NH或O；R2是H、CH3或未经取代的直链或支链C2-C10烷基、烯基或炔基；m是1到4的整数；R3不存在或是未经取代的直链C1-C30亚烷基；Y是NR4R5R6 (+)；y'是-COOH、-SO3H、-PO3H、-OSO3H、-OPO3H或其盐；R2'是H、CH3，或未经取代或经取代的、直链或支链C1-C10烷基、烯基、炔基、-COOH、-CH2COOH、Y'或-(CH2)m-Y'；并且R4、R5和R6独立地是C1-C10烷基，并且其中腐蚀控制组合物缓解水系统表面的腐蚀。
在另一方面，本文公开了一种用于抑制水系统表面腐蚀的方法，所述方法包括将腐蚀控制组合物或所述腐蚀控制组合物的使用溶液提供到水系统中以产生经过处理的水系统或将其提供到所述水系统的表面上，其中所述腐蚀控制组合物包括一种或多种根据式I、式II、式III之一的化合物和一种或多种另外的腐蚀控制组合物试剂，
Figure BDA0002392241370000282
Figure BDA0002392241370000291
其中X是NH或O；R11是R1或R1-Z-(CH2)m-；R1是未经取代或经取代的直链或支链C5-C30烷基、环烷基、烯基或炔基；Z是NH或O；R2是H、CH3或未经取代的直链或支链C2-C10烷基、烯基或炔基；m是1到4的整数；R3不存在或是未经取代的直链C1-C30亚烷基；Y是NR4R5R6 (+)；y'是-COOH、-SO3H、-PO3H、-OSO3H、-OPO3H或其盐；R2’是H、CH3，或未经取代或经取代的、直链或支链C1-C10烷基、烯基、炔基、-COOH、-CH2COOH、Y'或-(CH2)m-Y'；并且R4、R5和R6独立地是C1-C10烷基，并且其中腐蚀控制组合物缓解水系统表面的腐蚀。
在一些实施例中，当阳离子或二阴离子化合物为约2ppm并且通过气泡测试对腐蚀速率进行测量时，所述腐蚀控制组合物可以将金属表面上的腐蚀缓解到约280mpy、约265mpy、约250mpy、约225mpy、约200mpy、约175mpy、约150mpy、约175mpy、约100mpy或其间的任何值。
在一些实施例中，所述一种或多种化合物是一种或多种式I化合物。在一些其它实施例中，所述一种或多种化合物是一种或多种式II化合物。在又另一些实施例中，所述一种或多种化合物是一种或多种式III化合物。在一些其它实施例中，所述一种或多种化合物是一种或多种式II和式III化合物。
在本文公开的化合物的一些实施例中，X是NH。在一些其它实施例中，X是O。
在一些实施例中，R11是R1。在一些其它实施例中，R11是R1-Z-(CH2)m-。在一些实施例中，R11是R1-Z-(CH2)m-，并且Z是NH。在一些其它实施例中，R11是R1-Z-(CH2)m-，并且Z是O。在又另一些实施例中，R11是R1-Z-(CH2)m-，Z是NH，m是2。
在一些实施例中，R2是H。在一些实施例中，R2是CH3。在又另一些实施例中，R2是CH3CH3、CH2CH2CH3或CH(CH3)2。
在一些实施例中，Y是-NR4R5R6 (+)。在一些其它实施例中，Y是-NR4R5R6 (+)，并且R4、R5和R6独立地是CH3。在又另一些实施例中，Y是-NR4R5R6 (+)，R4和R5独立地是CH3，并且R6是C2-C12芳香族烷基。在一些其它实施例中，Y是-NR4R5R6 (+)，R4和R5独立地是CH3，并且R6是-CH2-C6H6。
在一些实施例中，Y是-NR4R5R6 (+)，并且Y的反离子是任何带负电荷的离子或物种。在一些其它实施例中，Y的抗衡离子是氯离子、溴离子、氟离子、碘离子、乙酸根、铝酸根、氰酸根、氰离子、磷酸二氢根、亚磷酸二氢根、甲酸根、碳酸根、碳酸氢根、草酸氢根、硫酸氢根、氢氧根、硝酸根、亚硝酸根、硫氰酸根或其组合。
在一些实施例中，Y是-COOH或其盐。在一些其它实施例中，Y是-SO3H或其盐。在又另一些实施例中，Y是-PO3H或其盐。在一些其它实施例中，Y是酸性物种或其盐。
在一些实施例中，R3是CH2。在一些其它实施例中，R3是CH2CH2。在一些其它实施例中，R3是C(CH3)2。在又另一些实施例中，R3是未经取代的、直链和饱和C2-C10亚烷基。在一些实施例中，R3是未经取代的、直链和不饱和C2-C10亚烷基。
在一些实施例中，R1是直链C5-C30烷基、烯基或炔基。在一些其它实施例中，R1是支链C5-C30烷基、烯基或炔基。在又另一些实施例中，R1是直链和饱和C5-C30烷基。在一些其它实施例中，R1是支链和饱和C5-C30烷基。
在一些实施例中，R1是具有一个或多个双键的直链C1-C30烯基。在一些其它实施例中，其中R1是具有一个或多个双键的支链C3-C30烯基。
在一些实施例中，R1是具有一个或多个三键的直链C3-C30炔基。在一些其它实施例中，R1是具有一个或多个三键的支链C3-C30炔基。
在一些其它实施例中，R11是直链和饱和C1-C20烷基。在一些其它实施例中，R11是具有至少一个双键的反式C3-C20烯基。在一些其它实施例中，R11是具有至少一个反式构型的双键的C3-C20烯基。在一些实施例中，R11是具有至少一个双键的顺式C3-C20烯基。在一些其它实施例中，R11是具有至少一个顺式构型的双键的C3-C20烯基。
在一些实施例中，R11是R1-NH-CH2CH2CH2基团，R1是直链和饱和C6-C20烷基、反式烯基或顺式烯基。
在一些其它实施例中，R2是H，X是NH，R3是CH2CH2，Y是CH2-N+(CH3)3Cl-。
在一些实施例中，所述化合物是两种或多种二阳离子或阴离子化合物的混合物。在一些其它实施例中，所述化合物是单一的二阳离子化合物或二阳离子化合物的混合物。在一些其它实施例中，所述化合物是单一的二阴离子化合物或二阳离子化合物的混合物。所述两种或多种二阳离子或阴离子化合物在分子量或平均分子量、结构或其组合方面彼此不同。
在一些实施例中，所述化合物是至少两种不同的衍生自相同的伯胺和活化烯烃或不同的伯胺和活化烯烃的二阳离子化合物的混合物。
在一些实施例中，所述化合物衍生自伯胺和(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵(APTAC)。在一些其它实施例中，所述化合物衍生自伯胺和[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化铵(MAPTAC)。
在一些实施例中，所述化合物衍生自伯胺和活化烯烃。在一些实施例中，所述活化烯烃是(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵(APTAC)、[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化铵(MAPTAC)、2-(丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基氯化铵(DMAEA-MCQ)、N,N-二甲基氨基乙基丙烯酸苄酯氯化季铵盐(DMAEA-BCQ)、2-(甲基丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基乙氧基-1-氨基甲基硫酸盐(DMAEA-MSQ)、2-(丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基氯化铵(DMAEA-MSQ)。
在一些其它实施例中，所述活化烯烃是(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵(APTAC)、[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化铵(MAPTAC)或其混合物。
在一些实施例中，所述活化烯烃是2-(丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基氯化铵(DMAEA-MCQ)、N,N-二甲基氨基乙基丙烯酸苄酯氯化季铵盐(DMAEA-BCQ)、2-(甲基丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基乙氧基-1-氨基甲基硫酸盐(DMAEA-MSQ)、2-(丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基氯化铵(DMAEA-MSQ)或其混合物。
在在一些实施例中，所述化合物衍生自伯胺和活化烯烃。在一些实施例中，活化烯烃是丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、乙烯基磺酸、乙烯基膦酸或其混合物。
在一些其它实施例中，活化烯烃是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、3-(烯丙氧基)-2-羟基丙-1-磺酸或其混合物。
在又另一些实施例中，当活化烯烃含有在碱性pH下可以带负电荷的阴离子基团时，负电荷的反正离子包含但不限于碱金属离子、Li+、Na+、K+、NH4 +、季铵离子等。
在一些实施例中，所述化合物可溶于或可分散于水或所述腐蚀控制组合物中。
在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物包括载体，其中所述载体是水、有机溶剂或其混合物。
在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物进一步包括有机溶剂。在一些其它实施例中，所述腐蚀控制组合物进一步包括有机溶剂和水。
在一些实施例中，所述有机溶剂是醇、烃、酮、醚、亚烷基二醇、二醇醚、酰胺、腈、亚砜、酯或其任意组合。在一些其它实施例中，所述有机溶剂是醇、亚烷基二醇、亚烷基二醇烷基醚或其组合。在一些实施例中，所述有机溶剂是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、单乙二醇、乙二醇单丁醚或其组合。
在一些实施例中，所述有机溶剂是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、2-乙基己醇、己醇、辛醇、癸醇、2-丁氧基乙醇、亚甲基二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇二丁醚、戊烷、己烷、环己烷、甲基环己烷、庚烷、癸烷、十二烷、柴油、甲苯、二甲苯、重芳烃石脑油、环己酮、二异丁基酮、乙醚、碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、其与水的混合物或其的任何组合。
在一些实施例中，其中所述腐蚀控制组合物进一步包括一种或多种另外的腐蚀抑制剂。在一些实施例中，其中所述腐蚀控制组合物进一步包括一种或多种另外的腐蚀抑制剂和载体。在一些实施例中，所述腐蚀抑制剂是咪唑啉化合物、吡啶鎓化合物或其组合。
在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物进一步包括污垢控制剂。在一些实施例中，所述污垢控制剂是单一的季铵化合物。
在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物进一步包括杀生物剂。在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物进一步包括杀生物剂和载体。在一些其它实施例中，所述腐蚀控制组合物进一步包括杀生物剂、腐蚀抑制剂和载体。
在一些实施例中，所述杀生物剂为氧化杀生物剂。在一些其它实施例中，所述杀生物剂是非氧化杀生物剂。在一些其它实施例中，所述杀生物剂是氯、次氯酸盐、ClO2、溴、臭氧、过氧化氢、过乙酸、过硫酸盐、过氧羧酸、过氧羧酸组合物或其混合物。在一些其它实施例中，所述杀生物剂是戊二醛、二溴腈基丙酰胺、异噻唑酮、特丁津、聚合双胍、亚甲基双硫氰酸盐、四羟甲基硫酸鏻及其组合。
在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物进一步包括有机硫化合物。在一些其它实施例中，其中所述有机硫化合物为巯基烷基醇、巯基乙酸、巯基乙酸、3,3'-二硫代二丙酸、硫代硫酸钠、硫脲、L-半胱氨酸、叔丁基硫醇、硫代硫酸钠、硫代硫酸铵、硫氰酸钠、硫氰酸铵、焦亚硫酸钠或其组合。
在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物进一步包括酸。在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物进一步包括无机酸、矿物酸、有机酸或其混合物。在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物包括约1wt-％到约20wt-％的酸。
在一些实施例中，所述酸为盐酸、氢氟酸、柠檬酸、甲酸、乙酸或其混合物。
在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物进一步包括硫化氢清除剂。在一些其它实施例中，所述硫化氢清除剂为氧化剂、无机过氧化物、过氧化钠、二氧化氯；C1-C10醛、甲醛、乙二醛、戊二醛、丙烯醛或甲基丙烯醛、三嗪、单乙醇胺三嗪、一甲胺三嗪或其混合物。
在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物进一步包括表面活性剂。在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物进一步包括表面活性剂、杀生物剂和载体。
在一些实施例中，所述表面活性剂为非离子、半非离子、阳离子、阴离子、两性、两性离子、孪连、二阳离子、二阴离子表面活性剂或其混合物。
在一些实施例中，所述表面活性剂是烷基酚、脂肪酸或其混合物。
在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物进一步包括沥青质抑制剂、石蜡抑制剂、阻垢剂、气体水合物抑制剂、pH调节剂或其任意组合。
在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物进一步包括破乳剂、反相破乳剂、凝结剂/絮凝剂、水澄清剂、分散剂、抗氧化剂、防聚合物降解剂、渗透率调节剂、发泡剂、消泡剂、乳化剂、CO2和/或O2清除剂、胶凝剂、润滑剂、减阻剂、盐或其混合物。
在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物是液体、凝胶或包括液体/凝胶和固体的混合物。
在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物或其使用溶液的pH为约1到约11、约1到约3、约3到约5、约5到约7、约7到约9、约9到约11、约2、约4、约6、约8、约10或其之间的任何值。
在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物包括约10wt-％到约80wt-％的二阳离子化合物或其混合物。在一些其它实施例中，所述腐蚀控制组合物包括约10wt-％到约30wt-％、约30wt-％到约50wt-％、约50wt-％到约70wt-％；约10wt-％到约40wt-％、约20wt-％到约50wt-％；约30wt-％到约60wt-％；约40wt-％到约80wt-％、约15wt-％、约25wt-％、约35wt-％、约45wt-％、约55wt-％、约65wt-％、约75wt-％或其之间的任何值的二阳离子化合物或其混合物。
在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物包括约20wt-％到约60wt-％的二阴离子化合物或其混合物。在一些其它实施例中，所述腐蚀控制组合物包括约10wt-％到约30wt-％、约30wt-％到约50wt-％、约50wt-％到约70wt-％；约10wt-％到约40wt-％、约20wt-％到约50wt-％；约30wt-％到约60wt-％；约40wt-％到约80wt-％、约15wt-％、约25wt-％、约35wt-％、约45wt-％、约55wt-％、约65wt-％、约75wt-％或其之间的任何值的二阴离子化合物或其混合物。
在一些实施例中，在经过处理的水系统中，二阳离子或二阴离子化合物或其混合物的浓度为约1ppm至约1000ppm。在一些实施例中，所述二阳离子或二阴离子化合物或其混合物在经过处理水系统中的浓度为约1ppm到约5ppm、约5ppm到约10ppm、约1ppm到约10ppm、约1ppm到约20ppm，约1ppm到约25ppm、约5ppm到约15ppm、约15ppm到约50ppm、约50ppm到约100ppm、约100ppm到约200ppm、约200ppm到约300ppm、约300ppm到约400ppm、约400ppm到约500ppm、约500ppm到约600ppm、约600ppm到约700ppm、约700ppm到约800ppm、约800ppm到约900ppm或其之间的任何值。
在一些实施例中，将腐蚀控制组合物与另外的功能成分独立地、同时地或按照顺序提供给水系统。
在一些实施例中，所述水系统包括淡水、循环水、盐水、地表水、采出水或其混合物。在一些实施例中，所述水系统包括水、油和固体(如在石油和天然气作业中发现的水、油和固体)。在一些实施例中，所述水系统包括水和碳氢化合物或油。
在一些实施例中，所述水系统是冷却水系统、锅炉水系统、石油井、井下地层、地热井、矿物洗涤(mineral washing)、浮选和初选、造纸、气体洗涤器、空气洗涤器、冶金工业中的连续铸造过程、空调和制冷、水回收、水净化、膜过滤、食品加工、澄清器、市政污水处理、市政水处理或饮用水系统。
在一些实施例中，如本公开的实例部分中描述的气泡电池测试所指示的，当在将二阳离子或二阴离子或腐蚀控制组合物加入水系统后经过处理的水系统的二阳离子或二阴离子浓度为1ppm到约1,000ppm、约1ppm到约900ppm、约1ppm到约800ppm、约1ppm到约700ppm、约1ppm到约600ppm、约1ppm至约500ppm、约1ppm至约400ppm、约1ppm至约300ppm、约1ppm至约250ppm、约1ppm至约200ppm、约1ppm至约150ppm、约1ppm至约100ppm、约1ppm至约50ppm、约1ppm至约25ppm、约1ppm至约10ppm、约0.5ppm至约2ppm、约950ppm、约850ppm、约750ppm、约650ppm、约550ppm、约450ppm、约350、约250ppm、约150ppm、约50ppm、约25ppm、约10ppm、约5ppm、约2ppm、约1ppm、约0.5ppm或其间的任何范围或任何值时，本文公开的腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物可以防止水系统中表面的腐蚀。
本公开的方法和组合物可以包括以下、基本上由以下组成或由以下组成：所公开的组合物或方法的组分和成分以及本文所述的其它成分。如本文所用的，“基本上由…组成”意指方法和组合物可以包含另外的步骤、组分或成分，但前提是另外的步骤、组分或成分不会实质性地改变所要求保护的方法组合物的基本特征和新颖特征。
碱性源
所公开的制备方法可以包含使用有效量的碱性源作为催化剂。所公开的腐蚀控制组合物或其使用方法还可以包含使用有效量的碱性源。碱性源可以以固体、液体或其溶液的形式添加到反应混合物中。
通常，碱性源的有效量应被视为提供pH为至少约8的反应混合物的量。当溶液的pH为约8与约10之间时，可以认为是温和地碱性，并且当pH大于约12时，所述溶液可以被认为是苛性的。
碱性源可以包含碱金属碳酸盐、碱性金属氢氧化物、碱性金属硅酸盐、碱性金属硅酸盐或其混合物。可以使用的合适的金属碳酸盐包含，例如，碳酸钠或碳酸钾、碳酸氢盐、倍半碳酸盐、或其混合物。可以使用的合适的碱金属氢氧化物包含例如氢氧化钠、氢氧化锂或氢氧化钾。有用的碱性金属硅酸盐的实例包含硅酸钠或硅酸钾(M2O:SiO2的比例为2.4到5:1，M代表碱金属)或偏硅酸盐。硅酸盐可以通过混合氢氧化物和硅酸盐来制备。碱性源还可以包含金属硼酸盐，如硼酸钠或硼酸钾等。
碱性源还可以包含乙醇胺、脲硫酸盐、胺、胺盐和季铵。最简单的阳离子胺、胺盐和季铵化合物可以示意性地如此描绘：
Figure BDA0002392241370000381
其中，R表示长烷基链，R'、R”和R”'可以为长烷基链或较小烷基或芳基或氢，并且X表示阴离子。
在一些实施例中，制备方法不含所述碱性源，因为反应物含有伯胺或伯胺基团来催化反应。
主要碱性源
所公开的组合物可以包含主要碱性源，特别是当所公开的组合物为洗涤剂组合物时。
本文公开的组合物或洗涤剂组合物的主要碱性源可以包含例如碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属硅酸盐、碱金属偏硅酸盐或其混合物。合适的碱性度源的实例包含但不限于氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、硅酸钠、硅酸钠、硅酸钾或其混合物。所述碱性源优选是碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐或其混合物。当向所述组合物中加入水或其它稀释剂以形成使用溶液时，碱性源控制所公开的组合物产生的使用溶液的pH。
当公开的组合物是洗涤剂组合物时，必须将使用溶液的pH保持在碱性范围内，以提供足够的去污性能。因此，所公开的洗涤剂组合物比本文公开的化合物包括更多重量百分比的主要碱性源。
如本文所用的，本文所公开的组合物的使用溶液是指组合物或化合物通过稀释剂稀释的溶液。本文使用的稀释剂是指水、城市用水、蒸馏水或本文定义的载体溶剂。可以将所述组合物或化合物稀释0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11-1,000,000或其间的任何值倍，以产生使用溶液，然后将所述使用溶液用于这一应用。在本公开中，当应用组合物或二阳离子化合物时，应用所述组合物/化合物或其使用溶液。
当所公开的组合物是洗涤剂组合物时，洗涤剂组合物的使用溶液的pH被定义为当使用溶液通过用蒸馏水稀释洗涤剂组合物获得并含有0.1g/L到约3g/L的主要碱性源时在室温下测定的pH。在一些实施例中，所述使用溶液中的碱性源的浓度为约0.1g/L到约0.5g/L、约0.5g/L到约1g/L、约1g/L到约3g/L、约1g/L到约2g/L、约2g/L到约3g/L、约0.1g/L、约0.2g/L、约0.3g/L、约0.4g/L、约0.5g/L、约1.0g/L、约1.5g/L、约2.0g/L、约2.5g/L、约3.0g/L或其间的任何值。
可替代地，当所公开的组合物是洗涤剂组合物时，洗涤剂组合物的使用溶液的pH被定义为当所述使用溶液是通过用蒸馏水稀释洗涤剂组合物获得并含有0.5g/L到约5g/L的组合物时在室温下测定的pH。在一些实施例中，所述使用溶液中的组合物的浓度为约0.5g/L到约1g/L、约1g/L到约2g/L、约2g/L到约3g/L、约3g/L到约4g/L、约4g/L到约5g/L、约0.5g/L、约1.0g/L、约1.5g/L、约2.0g/L、约2.5g/L、约3.0g/L、约3.5g/L、约4.0g/L、约4.5g/L、约5.0g/L或其间的任何值。
在一些实施例中，当洗涤剂组合物的使用溶液的主要碱性源的浓度为约0.1g/L、约0.2g/L、约0.5g/L、约0.8g/L或约1克/升(g/L)时，所述使用溶液因此提供至少为约8的pH、优选为约9.5至约12的pH、更优选为约10到约11或约11到约12的pH。在一些实施例中，当所述洗涤剂组合物的使用溶液在蒸馏水中的主要碱性源的浓度为约1g/L、约1.5g/L、约2.0g/L、约2.5g/L、约3g/L或其之间的任何值时，所述使用溶液因此提供至少为8、优选为9.5到11、更优选为10到11、约11到约12的pH。
在一些其它实施例中，当洗涤剂组合物本身的浓度为约0.5g/L、约0.8g/L、约1g/L、约1.5g/L、约2.0g/L、约2.5g/L、约3.0g/L、约3.5g/L、约4.0g/L、约4.5g/L或约5.0g/L时，所述组合物的使用溶液因此提供至少为约8、优选为约9.5到约12、更优选为约10到约11或约11到约12的pH。在一些实施例中，当洗涤剂组合物本身的浓度为约1g/L、约1.5g/L、约2.0g/L、约2.5g/L、约3g/L、约3.5g/L、约4.0g/L、约4.5g/L或约5.0g/L时，所述组合物的使用溶液因此提供至少为8、优选为9.5到11、更优选为10到11、约11到约12的pH。
在一些实施例中，所述使用溶液的pH介于约10与约13之间。在一些实施例中，所述使用溶液的pH介于约8与约10之间。特别地，所述使用溶液的pH约为11-12。如果使用溶液的pH太低(例如低于约10)，使用溶液可能不能提供足够的去污性能。此外，在pH较低的情况下，硅酸盐物种变得不稳定，并可能从溶液中沉淀出来。如果使用溶液的pH太高，例如高于约13，则使用溶液可能碱性太强，并且腐蚀或损坏要清洁的表面。对于pH的另外的考虑因素是，如果组合物碱性太强，则将要求用户穿戴PPE。然而，如果组合物的pH等于或低于约11.5，则不需要PPE。因此，期望本文公开的处于稀释的使用形式的洗涤剂组合物的pH为约11至约12以使所述组合物有效但对人体皮肤无腐蚀性。
优选地，主要碱性源是碱金属氢氧化物。优选的碱金属氢氧化物包含氢氧化钠和氢氧化钾。更优选地，主要碱性源是氢氧化钠。碳酸钠可以是轻密度的，也可以是重密度的。
当所公开的洗涤剂组合物中包含碳酸盐时，碱金属碳酸盐的有效量是提供pH为至少8、优选地pH为9.5到11、更优选地pH为10到10.3的使用溶液的量。
通常，当所公开的洗涤剂组合物中的主要碱性源的浓度为至少约1wt-％时，所述组合物或所述组合物的使用溶液可以使存在的油脂乳化。当主要碱性源的浓度为约3wt-％或更高时，所述组合物或所述组合物的使用溶液可以在处理后使油和脂肪乳化、悬浮和分离。
在公开的组合物不是洗涤剂组合物的一些实施例中，所述组合物不含主要碱性源。
酸类
通常，本公开中使用的酸包含有机酸和无机酸。有机酸包含但不限于羟基乙酸(乙醇酸)、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、葡萄糖酸、衣康酸、三氯乙酸、尿素盐酸盐和苯甲酸。有机酸还包含二羧酸，如草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、马来酸、富马酸、己二酸和对苯二甲酸。也可以使用这些有机酸的组合。无机酸包含但不限于矿物酸，如磷酸、硫酸、氨基磺酸、甲基硫酸、盐酸、氢溴酸、氢氟酸和硝酸。无机酸可以单独使用，或与其它无机酸结合使用，或者与一种或多种有机酸结合使用。可以使用酸生成剂来形成合适的酸，包含例如如氟化钾、氟化钠、氟化锂、氟化铵、氟化氢铵、氟化硅钠等的生成剂。
本文公开的方法或组合物中特别合适的酸的实例包含无机酸和有机酸。示例性无机酸包含磷酸、膦酸、硫酸、氨基磺酸、甲基硫酸、盐酸、氢溴酸、氢氟酸和硝酸。示例性有机酸包含羟基乙酸(乙醇酸)、柠檬酸、乳酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、葡糖酸、衣康酸、三氯乙酸、尿素盐酸盐和苯甲酸。也可以使用有机二羧酸，如草酸、马来酸、富马酸、己二酸和对苯二甲酸。
过羧酸和过氧羧酸组合物
本文公开的制品、产品或组合物中可以包含过氧羧酸(即过酸)或过氧羧酸组合物。如本文所用的，术语“过酸”也可以被称为“过羧酸”、“过氧羧酸”或“过氧酸”。磺基过氧羧酸、磺化过酸和磺化过氧羧酸也包含在本文使用的术语“过氧羧酸”和“过酸”中。如本领域技术人员所知，过酸是指羧酸中羟基的氢被置换为羟基的酸。氧化过酸在本文中也可称为过氧羧酸。
过酸包含式R--(COOOH)n的任何化合物，其中R可以是氢、烷基、烯基、炔烃、酰基、脂环基、芳基、杂芳基或杂环基，n是1、2或3，并且通过在母体酸前加过氧前缀来命名。优选地，R包含氢、烷基或烯基。术语“烷基”、“烯基”、“炔”、“酰基”、“脂环基”、“芳基”、“杂芳基”和“杂环基”如本文所定义。
如本文所用的，过氧羧酸组合物是指包括一种或多种过酸、所述一种或多种过酸相应的酸和过氧化氢或其它氧化剂的任何组合物。过氧羧酸组合物还可以包含稳定剂、荧光活性示踪剂或化合物或其它成分，如本领域技术人员所知。
如本文所用，当术语“混合”或“混合物”涉及“过羧酸组合物”、“过羧酸”、“过氧羧酸组合物”或“过氧羧酸”时，其是指包含一种以上过羧酸或过氧羧酸的组合物或混合物。也可以使用如过氧乙酸和过氧辛酸等的过酸。也可以使用这些酸的任何组合。
然而，在一些实施例中，所述制品、产品或组合物不含过氧羧酸或过氧羧酸组合物。
助洗剂
本文公开的洗涤剂组合物包含一种或多种助洗剂。在一些实施例中，助洗剂也可以作为洗涤剂组合物中主要碱性源的一部分。在一些实施例中，助洗剂包含碳酸盐、氢氧化物、偏硅酸盐或其混合物。在一些实施例中，碳酸盐可有助于提供固体洗涤剂组合物，因为碳酸盐可作为可水合盐。
合适的助洗剂的实例包含但不限于碱金属碳酸盐、碱金属氢氧化物和碱金属硅酸盐。可使用的示例性碱金属碳酸盐包含但不限于碳酸钠或碳酸钾、碳酸氢盐、倍半碳酸盐及其混合物。可使用的示例性碱金属氢氧化物包含但不限于氢氧化钠或氢氧化钾。碱金属氢氧化物可以以本领域已知的任何形式加入到所述组合物中，包含作为固体珠粒，溶解在水溶液中，或其组合。碱金属硅酸盐的实例包含但不限于硅酸钠或硅酸钾或聚硅酸盐、硅酸钠或硅酸钾和水合硅酸钠或硅酸钾或其组合。
在一些实施例中，所述组合物不含助洗剂。
螯合剂
本文公开的洗涤剂组合物还可以包含螯合剂。螯合剂包含但不限于整合剂(chelating agents)(整合剂(chelators))、多价螯合剂(sequestering agents)(多价螯合剂(sequestrants))、洗涤剂助剂等。螯合剂的实例包含但不限于膦酸盐、磷酸盐、氨基羧酸盐及其衍生物、焦磷酸盐、多磷酸盐、乙二胺和乙烯三胺衍生物、羟酸以及单羧酸盐、二羧酸盐和三羧酸盐及其相应的酸。其它示例性螯合剂包含铝硅酸盐、硝基乙酸盐及其衍生物，以及其混合物。
根据本发明的合适的氨基羧酸包含但不限于甲基甘氨酸二乙酸(MGDA)、谷氨酸-N,N-二乙酸(GLDA)、N-羟乙基氨基二乙酸、乙二胺四乙酸(EDTA)(包括四钠EDTA)、羟乙二胺四乙酸、二亚乙基三胺五乙酸、N-羟乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)、二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)、乙二胺琥珀酸(EDDS)、2-羟乙基亚氨基二乙酸(HEIDA)、亚氨基二琥珀酸(IDS)、3-羟基-2-2′-亚氨基二琥珀酸(HIDS)和其它具有带羧酸取代基的氨基的类似酸或其盐。《化学技术百科全书(Encyclopedia of Chemical Technology)》第三版第5卷第339-366页和第23卷第319-320页中阐述了适合用作整合剂和/或多价螯合剂的合适氨基羧酸盐的另外的描述，所述文献的公开内容通过引用并入本文。
螯合剂可以是水溶性的和/或可生物降解的。其它示例性螯合剂包含TKPP(焦磷酸四钾)、PAA(聚丙烯酸)及其盐、磷丁烷羧酸、丙氨酸、N,N-双(羧甲基)-、三钠盐和葡萄糖酸钠。
在一些实施例中，所述螯合剂不含磷。在一些实施例中，所述螯合剂也可以用作固化剂以帮助形成固体组合物(如柠檬酸的钠盐)。
优选地，螯合剂是氨基羧酸盐的钠盐。更优选地，螯合剂是甲基甘氨酸二乙酸(MGDA)。当将甲基甘氨酸二乙酸(MGDA)与聚丙烯酸及其盐结合使用时，可实现协同水调节。
在一些实施例中，本文公开的组合物不含螯合剂、洗涤剂助洗剂或其两者。在一些实施例中，本文公开的组合物不含含磷的螯合剂、洗涤剂助洗剂或其两者。
阻垢剂
所述反相破乳剂组合物可以进一步包括阻垢剂。合适的阻垢剂包含但不限于磷酸盐、磷酸酯、磷酸、膦酸盐、膦酸、聚丙烯酰胺、骶骨酰胺甲基丙烷磺酸盐/丙烯酸(AMPS/AA)共聚物、膦化马来酸共聚物(PHOS/MA)、聚膦琥珀酸(PSO)衍生物、双聚膦琥珀酸衍生物和低聚膦琥珀酸衍生物、多羧酸、疏水改性多羧酸以及聚马来酸/丙烯酸/丙烯酰胺甲基丙烷磺酸盐三元共聚物(PMA/AA/AMPS)的盐。
在一些实施例中，本文公开的组合物不含阻垢剂。
酶
本文公开的组合物或洗涤剂组合物可以包含酶。所述洗涤剂组合物中的酶在应用洗涤剂组合物或其使用溶液期间将污垢的去除增强、防止再沉积，并且/或者使得泡沫减少。酶的功能是分解附着的污垢，如淀粉或蛋白质物质，这些污垢通常存在于脏污的表面中，并通过进入洗涤水源中洗涤剂组合物去除。
可掺入本文公开的洗涤剂组合物中的酶的示例性类型包含但不限于淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、角质酶、葡糖酶、过氧化物酶和/或其混合物。本文公开的组合物可以使用来自任何合适来源(如植物、动物、细菌、真菌或酵母来源)的多种酶。在一些实施例中，所述酶是蛋白酶。如本文所用，术语“蛋白酶(protease或proteinase)”是指催化肽键水解的酶。
如所属领域的技术人员应确定的，酶被设计成对特定类型的污垢起作用。举例来说，根据本发明的实施例，器皿洗涤应用可使用蛋白酶，因为其在器皿洗涤器的高温下是有效的并且在减少基于蛋白质的污垢方面是有效的。蛋白酶特别有利于清洗含有蛋白质的污垢，例如血液、皮肤皮屑、粘液、草、食物(例如，鸡蛋、牛奶、菠菜、肉渣、番茄酱)等。蛋白酶能够裂解氨基酸残基的大分子的蛋白质连接，且将底物转换为易于溶解或分散到使用溶液水溶液中的小片段。由于通过称为水解的化学反应分解污垢的能力，蛋白酶通常称作去污酶。蛋白酶可以例如从枯草杆菌(Bacillus subtilis)、地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)和灰色链霉菌(Streptomyces griseus)获得。蛋白酶也可以丝氨酸内蛋白酶的形式商购。
可商购的蛋白酶的实例可以以下商品名称获得：Esperase、Purafect、PurafectL、Purafect Ox、Everlase、Liquanase、Savinase、Prime L、Prosperase和Blap。
包含在洗涤剂组合物中的酶可以是独立的实体和/或可以与洗涤剂组合物组合配制。在一些实施例中，可以将酶配制成液体制剂或固体制剂形式的洗涤剂组合物。另外，可以将酶组合物配制成各种延迟或控释制剂。例如，可以在不加热的情况下制备固体模制洗涤剂组合物。本领域技术人员将会理解，酶易于因加热而变性，因此在洗涤剂组合物中使用酶需要在形成过程中不依赖于加热形成洗涤剂组合物的方法(如固化)。
酶组合物可进一步以固体(即，冰球状、粉末等)或液体制剂形式商购获得。可商购获得的酶通常与稳定剂、缓冲剂、辅因子和惰性载体结合。实际的活性酶含量取决于制造方法，这对于技术人员来说是众所周知的，并且这种制造方法对于本发明并不重要。
或者，酶组合物可以与洗涤剂组合物分开提供，例如直接添加到洗涤剂组合物的使用溶液或洗涤液中，或应用(例如洗碗机)的洗涤水中。
其它另外的洗涤剂组合物剂
本文公开的洗涤剂组合物可以包含一种或多种另外的洗涤剂组合物剂。示例性另外的洗涤剂组合物试剂包含但不限于阈值剂；晶体改性剂；硬化剂；漂白剂；过氧羧酸、过氧羧酸组合物、填料；消泡剂；抗再沉积剂；稳定剂；分散剂；香料和染料；和增稠剂。
在一些实施例中，本文公开的洗涤剂组合物不含所述另外的洗涤剂组合物剂中的一种、多种或全部。
腐蚀控制组合物中另外的腐蚀控制组合物剂
除了一种或多种如本文所述的衍生自伯胺的二阳离子二阴离子化合物之外，本公开中的腐蚀控制组合物还包括一种或多种另外的腐蚀控制组合物剂。
所公开的腐蚀控制组合物中的另外的腐蚀控制组合物剂可以包含但不限于载体、酸、分散剂、杀生物剂、另外的腐蚀抑制剂、污垢控制剂、抗氧化剂、防聚合物降解剂、渗透率调节剂、发泡剂、消泡剂、压裂支撑剂、H2S、CO2和/或O2清除剂、胶凝剂、润滑剂和摩擦减少剂、盐或其混合物。
所公开的腐蚀控制组合物中另外的腐蚀控制组合物剂还可以包含但不限于有机硫化合物、沥青质抑制剂、防蜡剂、阻垢剂、净水剂、破乳剂、反相破乳剂、气体水合物抑制剂、pH调节剂、表面活性剂或其组合。
此外，所述另外的腐蚀控制组合物剂可以为螯合剂、增溶剂、润滑剂、缓冲剂、清洁剂、漂洗助剂、防腐剂、粘合剂、增稠剂或其它粘度调节剂、加工助剂、载体、水调节剂或泡沫发生剂、阈值剂或体系、美学增强剂(例如染料、气味剂、香料)或其它适合与反相破乳剂一起配制的添加剂，或其混合物。
本文公开的腐蚀控制组合物中另外的腐蚀控制组合物剂将根据制造的具体腐蚀控制组合物和本领域技术人员将理解的预期用途而变化。
替代性地，所述腐蚀控制组合物不含有或不含所述另外的腐蚀控制组合物试剂中的一种或多种。
当一种或多种另外的腐蚀控制组合物试剂用于本文公开的腐蚀控制组合物中时，可以将其与本文所述的二阳离子或二阴离子化合物一起配制在相同的腐蚀控制组合物中。替代性地，可以将所述附加的腐蚀控制组合物剂中的一些或全部配制成一种或多种不同的制剂，并供应到水系统或表面。换句话说，可以独立地、同时地或按照顺序将所述另外的腐蚀控制组合物剂提供到水系统中或表面上。
杀生物剂和载体
在一些实施例中，除二阳离子或二阴离子化合物之外，本文公开的腐蚀控制组合物进一步包含杀生物剂。在一些其它实施例中，本文公开的腐蚀控制组合物进一步包含载体。在一些其它实施例中，本文公开的腐蚀控制组合物进一步包含杀生物剂和载体。在一些实施例中，本文公开的方法或腐蚀控制组合物可由本文公开的一种或多种二阳离子或二阴离子化合物和载体组成。在一些实施例中，本文公开的腐蚀控制组合物由本文公开的一种或多种二阳离子或二阴离子化合物、载体和杀生物剂组成。
适用的杀生物剂可以是氧化杀生物剂或非氧化杀生物剂。氧化杀生物剂包含但不限于漂白剂、氯、溴、二氧化氯和能够释放氯和溴的物质。非氧化杀生物剂包含但不限于戊二醛、异噻唑啉、2,2-二溴-3-腈基丙酰胺、2-溴-2-硝基丙烷-1,3二醇、1-溴-1-(溴甲基)-1,3-丙二腈、四氯间苯二甲腈、烷基二甲基苄基氯化铵、二甲基二烷基氯化铵、二癸基二甲基氯化铵、聚(氧乙烯(二甲基亚胺基)乙烯(二甲基亚胺基)二氯乙烷、二亚甲基双硫氰酸盐、2-癸基硫乙胺、硫酸四羟甲基鏻、二硫代氨基甲酸盐、氰基二硫代亚胺碳酸酯、2-甲基-5-硝基咪唑-1-乙醇、2-(2-溴-2-硝基乙烯基)呋喃、β-溴-β-硝基苯乙烯、β-硝基苯乙烯、β-硝基乙烯基呋喃、2-溴-2-溴甲基戊二腈、双(三氯甲基)砜、S-(2-羟丙基)硫代甲磺酸盐、四氢-3,5-二甲基-2H-1,3,5-肼-2-硫酮、2-(硫氰甲基硫基)苯并噻唑、2-溴-4′-羟基苯乙酮、1,4-双(溴乙酰氧基)-2-丁烯、双(三丁基锡)氧化物、2-(叔丁基氨基)-4-氯-6-(乙基氨基)-s-三嗪、十二烷基胍乙酸酯、十二烷基胍盐酸盐、椰油烷基二甲基胺氧化物、n-椰油烷基三甲基二胺、氯化四烷基鏻、7-氧杂双环[2.2.1]庚烷-2,3-二羧酸、4,5-二氯-2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮。
合适的非氧化性杀生物剂还包含例如醛(例如，甲醛、戊二醛和丙烯醛)、胺类化合物(例如，季胺化合物和椰油二胺)、卤代化合物(例如，2-溴-2-硝基丙烷-3-二醇(溴硝醇)和2-2-二溴-3-腈基丙酰胺(DBNPA))、硫化合物(例如，异噻唑酮、氨基甲酸酯和甲硝哒唑)和季鏻盐(例如，四(羟甲基)-硫酸鏻(THPS))。
合适的氧化杀生物剂包含例如次氯酸钠、三氯异氰尿酸、二氯异氰尿酸、次氯酸钙、次氯酸锂、氯化乙内酰脲、稳定的次溴酸钠、活化溴化钠、溴化乙内酰脲、二氧化氯、臭氧、过氧羧酸、过氧羧酸组合物和过氧化物。
基于腐蚀控制组合物的总重量，所述组合物可以包括约0.1wt-％至约10wt-％、约0.5wt-％到约5wt-％或约0.5wt-％至约4wt-％的杀生物剂。在一些实施例中，腐蚀控制组合物不含杀生物剂。在一些实施例中，腐蚀控制组合物不含氧化杀生物剂。在一些其它实施例中，腐蚀控制组合物不含非氧化杀生物剂。
所公开的腐蚀控制组合物中的载体可以是水、有机溶剂或水和有机溶剂的组合。有机溶剂可以为醇、烃、酮、醚、亚烷基二醇、二醇醚、酰胺、腈、亚砜、酯或其组合。合适的有机溶剂的实例包含但不限于甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、2-乙基己醇、己醇、辛醇、癸醇、2-丁氧基乙醇、亚甲基二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇二丁醚、戊烷、己烷、环己烷、甲基环己烷、庚烷、癸烷、十二烷、柴油、甲苯、二甲苯、重芳烃石脑油、环己酮、二异丁基酮、乙醚、碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或其组合。
基于所述腐蚀控制组合物的总重量，所述组合物可以包括约1wt-％到约80wt-％、约1wt-％到约70wt-％、约1wt-％到约60wt-％、约1wt-％到约50wt-％、约1wt-％到约40wt-％、约1wt-％到约30wt-％、约1wt-％到约20wt-％、约1wt-％到约10wt-％、约5wt-％到约10wt-％、约5wt-％到约20wt-％、约5wt-％到约30wt-％、约5wt-％到约40wt-％、约5wt-％到约50wt-％、约10wt-％到约20wt-％、约10wt-％到约30wt-％、约10到约40wt-％、约10wt-％到50wt-％、约10wt-％、约20wt-％、约30wt-％、约40-％、约50wt-％、约60wt-％、约70wt-％、约80wt-％、约90wt-％或其之间的任何值的一种或多种载体。
阴离子表面活性剂
阴离子表面活性剂为其中疏水物上的电荷为负的表面活性物质；或其中分子的疏水部分不带电荷除非pH升高到中性或更高的表面活性剂(例如，羧酸)。羧酸根、磺酸根、硫酸根和磷酸根为见于阴离子表面活性剂中的极性(亲水)溶解基团。在与这些极性基团相关联的阳离子(抗衡离子)中，钠、锂、和钾赋予水溶性；铵和被取代的铵离子提供水溶性和油溶性两者；且钙、钡和镁促进油溶性。如本领域中技术人员理解，阴离子表面活性剂为极好的洗涤剂表面活性剂，并且因此有利地添加到重负荷洗涤剂组合物。
适用于本组合物中的阴离子硫酸盐表面活性剂包含烷基醚硫酸盐、烷基硫酸盐、线性和支化伯烷基和仲烷基硫酸盐、烷基乙氧基硫酸盐、脂肪油基甘油硫酸盐、烷基苯酚环氧乙烷醚硫酸盐、C5-C17酰基-N-(C1-C4烷基)和-N-(C1-C2羟烷基)还原葡糖胺硫酸盐和烷基多糖的硫酸盐，如烷基聚葡萄糖苷的硫酸盐等。还包含烷基硫酸盐、烷基聚(亚乙基氧基)醚硫酸盐和芳香族聚(亚乙基氧基)硫酸盐，如环氧乙烷和壬基苯酚的硫酸盐或缩合产物(通常每个分子具有1个到6个氧化乙烯基团)。
适用于本组合物中的阴离子磺酸盐表面活性剂还包含烷基磺酸盐、线性和支化伯烷基和仲烷基磺酸盐和具有或不具有取代基的芳香族磺酸盐。
适用于本组合物中的阴离子羧酸盐表面活性剂包含羧酸(和盐)如烷酸(和烷酸盐)、羧酸酯(例如，琥珀酸烷基酯)、羧酸醚、磺化的脂肪酸，如磺化的油酸等。这种羧酸盐包含烷基乙氧基羧酸盐、烷基芳基乙氧基羧酸盐、烷基聚乙氧基聚羧酸盐表面活性剂和皂类(例如，烷基羧基)。用于本发明组合物中的仲羧酸盐包含含有连接到仲碳的羧基单元的那些。仲碳可在环结构中，例如如在对辛基苯甲酸中，或如在经烷基取代的环己基羧酸盐中。仲羧酸盐表面活性剂通常不含有醚键，不含有酯键并且不含有羟基。进一步，其在头部基团(两亲性部分)中通常不具有氮原子。合适的仲肥皂表面活性剂典型地含有11-13个总碳原子，但是可存在更多个碳原子(例如至多16个)。合适的羧酸盐还包含酰基氨基酸(和盐)，如酰基谷氨酸盐、酰基肽、肌氨酸盐(例如，N-酰基肌氨酸盐)、酒石酸盐(例如，N-酰基酒石酸盐和甲基氨基乙磺酸盐的脂肪酸酰胺)等。
合适的阴离子表面活性剂包含下式的烷基或烷基芳基乙氧基羧酸盐：
R-O-(CH2CH2O)n(CH2)m-CO2X (3)
其中R为C8到C22烷基或
Figure BDA0002392241370000501
其中R1为C4-C16烷基；n是1到20的整数；m是1到3的整数；并且X为抗衡离子，如氢、钠、钾、锂、铵或胺盐，如单乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。在一些实施例中，n是4到10的整数并且m是1。在一些实施例中，R为C8-C16烷基。在一些实施例中，R为C12-C14烷基，n为4，并且m为1。
在其它实施例中，R为
Figure BDA0002392241370000502
并且R1是C6-C12烷基。在仍又其它实施例中，R1为C9烷基，n是10并且m是1。
这种烷基和烷芳基乙氧基羧酸盐是可商购的。这些乙氧基羧酸盐通常以可以容易地转化成阴离子或盐形式的酸形式获得。可商购的羧酸盐包含Neodox 23-4，C12-13烷基聚乙氧基(4)羧酸(壳牌化学(Shell Chemical))，和Emcol CNP-110，C9烷芳基聚乙氧基(10)羧酸(威科化学(Witco Chemical))。羧酸盐还可购自科莱恩(Clariant)，例如产品
Figure BDA0002392241370000503
DTC，其为C13烷基聚乙氧基(7)羧酸。
在一些实施例中，本文公开的组合物或洗涤剂组合物不含阴离子表面活性剂。
非离子表面活性剂
适用的非离子表面活性剂的特征一般在于存在有机疏水基团和有机亲水基团，并且通常通过有机脂肪族、烷基芳香族或聚氧化烯烃疏水性化合物与按照惯例是环氧乙烷或其多水合产物、聚乙二醇的亲水碱性氧化部分的缩合产生。实际上，具有带反应性氢原子的羟基、羧基、氨基或酰胺基的任何疏水性化合物都可与环氧乙烷或其聚水合加合物或其与环氧烷(例如环氧丙烷)的混合物缩合以形成非离子表面活性剂。可以容易地调节与任何特定疏水性化合物缩合的亲水性聚氧化烯部分的长度，以产生在亲水性与疏水性之间具有期望平衡程度的水分散性或水溶性化合物。适用的非离子表面活性剂包含：
基于丙二醇、乙二醇、甘油、三羟甲基丙烷和乙二胺作为引发剂反应性氢化合物的嵌段聚氧丙烯-聚氧乙烯聚合化合物。由引发剂的依次丙氧基化和乙氧基化制备的聚合化合物的实例可商购自巴斯夫公司(BASF Corp.)。一类化合物为通过环氧乙烷与疏水性基质缩合形成的双官能(两个反应性氢)化合物，所述疏水性基质通过使环氧丙烷加成到丙二醇的两个羟基形成。分子的此疏水性部分重约1,000到约4,000。然后加成氧化乙烯，以将此疏水物夹在亲水基团之间，受长度控制以构成最终分子的约10重量％到约80重量％。另一类化合物为衍生自环氧丙烷和环氧乙烷依次加成到乙二胺的四官能嵌段共聚物。环氧丙烷水类型物(hydrotype)的分子量在约500到约7,000的范围内；并且，加成亲水物环氧乙烷，以构成分子的约10重量％到约80重量％。
一摩尔烷基苯酚与约3摩尔到约50摩尔的环氧乙烷的缩合产物，在烷基苯酚中，具有直链或支链构型或具有单一或双重烷基组成的烷基链含有约8个到约18个碳原子。烷基可以例如由二异亚丁基、二戊基、聚合亚丙基、异辛基、壬基和二壬基代表。这些表面活性剂可以是聚乙烯、聚丙烯和烷基酚的聚环氧丁烷缩合物。具有此化学性质的商业化合物的实例在市场上可以商品名称
Figure BDA0002392241370000511
由罗纳-普朗克(Rhone-Poulenc)制造和
Figure BDA0002392241370000512
由联合碳化物公司(Union Carbide)制造获得。
一摩尔具有约6个到约24个碳原子的饱和或不饱和、直链或支链醇与约3摩尔到约50摩尔环氧乙烷的缩合产物。醇部分可以由上文描绘的碳范围中的醇的混合物组成，或其可以由具有此范围内的具体碳原子数的醇组成。类似商业表面活性剂的实例可以由巴斯夫制造的商品名称LutensolTM、DehydolTM、由壳牌化学公司(Shell Chemical Co.)制造的NeodolTM、和由Vista Chemical公司制造的AlfonicTM获得。
一摩尔具有约8个到约18个碳原子的饱和或不饱和、直链或支链羧酸与约6摩尔到约50摩尔环氧乙烷的缩合产物。酸部分可以由上文限定的碳原子范围中的酸的混合物组成，或其可以由具有范围内的具体碳原子数的酸组成。此化学物质的商业化合物的实例在市场上可以由巴斯夫制造的商品名称Disponil或Agnique和由脂化学制品公司(LipoChemicals，Inc.)制造的LipopegTM获得。
除了通常称为聚乙二醇酯的乙氧基化羧酸之外，通过与甘油酯、甘油和多羟基(糖化物或脱水山梨糖醇/山梨糖醇)醇反应形成的其它烷酸酯也具有在此发明中用于特定实施例的应用，特别是间接食品添加剂应用。所有这些酯部分在其分子上都具有一个或多个反应性氢位点，所述反应性氢位点可以进行进一步酰化或环氧乙烷(醇盐)加成，以控制这些物质的亲水性。当向含有淀粉酶和/或脂肪酶的本发明的组合物中添加这些脂肪酯或酰化碳水化合物时，由于潜在的不相容性，因此必须特别小心。
非离子低发泡表面活性剂的实例包含：通过向乙二醇中加入环氧乙烷以提供指定分子量的亲水性而被改性的、基本上相反的化合物；并且然后加成环氧丙烷以在分子外部(端部)获得疏水性嵌段。分子的疏水性部分重约1,000到约3,100，其中中间的亲水物包含最终分子的10重量％到约80重量％。这些反相PluronicsTM是由巴斯夫公司制造的，商品名称为PluronicTM R表面活性剂。同样地，TetronicTM R表面活性剂是由巴斯夫公司通过将环氧乙烷和环氧丙烷依次加成到乙二胺生产的。分子的疏水性部分重约2,100到约6,700，其中中间的亲水物包含最终分子的10重量％到80重量％。
通过以下方式改性的化合物：通过与如环氧丙烷、环氧丁烷、苄基氯等疏水性小分子；和含有1个到5个碳原子的短链脂肪酸、醇或烷基卤化物；及其混合物反应，对(多官能部分的)一个或多个端羟基进行“封端”或“端部封闭”以减少发泡。还包含将端羟基转化为氯基的反应物，例如亚硫酰氯。对端羟基的这种改性可以产生全嵌段、嵌混、混嵌或全混的非离子表面活性剂。
有效的低发泡非离子表面活性剂的其它实例包含但不限于1959年9月8日授予Brown等人的由下式表示的美国第2,903,486号专利的烷基苯氧基聚氧乙烯烷醇
Figure BDA0002392241370000531
其中R是具有8个到9个碳原子的烷基，A是具有3个到4个碳原子的亚烷基链，n是7到16的整数，并且m是1到10的整数。
1962年8月7日授予Martin等人的美国专利第3,048,548号的聚亚烷基二醇缩合物具有交替的亲水性氧乙烯链和疏水性氧丙烯链，其中疏水性末端链的重量、疏水性中间单元的重量和亲水性连接单元的重量各自相当于缩合物的约三分之一。
在1968年5月7日授予Lissant等人的美国专利第3,382,178号中所公开的消泡非离子表面活性剂，其具有通式Z[(OR)nOH]z，其中Z是可烷氧基化的材料，R是源自烯氧化物的自由基，其可以是亚乙基和亚丙基，并且n为例如10至2,000或更大的整数，并且z为由反应性可烷氧基化基团的数目所确定的整数。
在1954年5月4日授予Jackson等人的美国专利第2,677,700号中所描述的共轭聚氧化烯化合物，其对应于式Y(C3H6O)n(C2H4O)mH，其中Y为具有约1至6个碳原子和一个反应性氢原子的有机化合物的残基，如通过羟基数所确定的，n的平均值为至少约6.4，并且m的值使得氧乙烯部分构成分子的约10重量％至约90重量％。
在1954年4月6日授予Lundsted等人的美国专利第2,674,619号中所描述的共轭聚氧化烯化合物，其具有式Y[(C3H6On(C2H4O)mH]x，其中Y为具有约2至6个碳原子并含有x个反应性氢原子的有机化合物的残基，其中x的值为至少约2，n的值使得疏水性聚氧丙烯基质的分子量为至少约900并且m的值使得分子的氧乙烯含量为约10重量％至约90重量％。落在Y的限定范围内的化合物包含例如丙二醇、甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷、乙二胺等。氧丙烯链任选地但有利地含有少量的环氧乙烷，并且氧乙烯链还任选地但有利地含有少量的环氧丙烷。
有利地用于此发明的组合物中另外的共轭聚氧化烯表面活性剂对应于式：P[(C3H6O)n(C2H4O)mH]x，其中P是具有约8个到18个碳原子并且含有x个反应性氢原子的有机化合物的残基，其中x的值为1或2，n具有使得聚氧亚乙基部分的分子量是至少约44的值，并且m具有使得分子的氧亚丙基含量是约10重量％到约90重量％的值。在任一情况下，氧丙烯链可以任选地但有利地含有少量的氧化乙烯，并且氧乙烯链还可以任选地但有利地含有少量的氧化丙烯。
适用于本组合物中的多羟基脂肪酸酰胺表面活性剂包含具有结构式R2CONR1Z的那些，其中：R1为H、C1-C4烃基、2-羟基乙基、2-羟基丙基、乙氧基、丙氧基、或其混合物；R2为C5-C31烃基，其可以为直链；并且Z为具有带有至少3个与链直接连接的羟基的直链烃基链的多羟基烃基或其烷氧基化衍生物(优选地乙氧基化或丙氧基化)。Z可以衍生自还原胺化反应中的还原糖；如缩水甘油基部分。
脂肪醇与约0摩尔到约25摩尔环氧乙烷的烷基乙氧基化缩合产物适用于本组合物中。脂肪醇的烷基链可以是直链或支链的、伯链或仲链，并且通常含有6至22个碳原子。
乙氧基化C6-C18脂肪醇和C6-C18混合式乙氧基化和丙氧基化脂肪醇是适用于本组合物中的表面活性剂，特别是水溶性的那些。合适的乙氧基化脂肪醇包含乙氧基化程度是3到50的C6-C18乙氧基化脂肪醇。
尤其适用于本组合物中的合适非离子烷基多糖表面活性剂包含在1986年1月21日授予Llenado的美国专利第4,565,647号中公开的那些。这些表面活性剂包括含有约6至约30个碳原子的疏水基团；和多糖，例如含有约1.3至约10个糖单元的多糖苷亲水基团。可使用任何含有5或6个碳原子的还原糖，例如可用葡萄糖、半乳糖和半乳糖基部分替换葡糖基部分)。(任选地，疏水基团附接在2-、3-、4-等位置，因此得到与葡糖苷或半乳糖苷相反的葡萄糖或半乳糖)。糖间键可以例如处于另外的糖单元的一个位置与前述糖单元上的2-位置、3-位置、4-位置和/或6-位置之间。
适用于本组合物的脂肪酸酰胺表面活性剂包含具有式：R6CON(R7)2的那些，其中R6为含有7个到21个碳原子的烷基并且每个R7独立地为氢、C1-C4烷基、C1-C4羟基烷基或--(C2H4O)XH，其中x在1到3的范围内。
非离子表面活性剂的适用类别包含被限定为烷氧基化胺或最特别地醇烷氧基化/胺化/烷氧基化表面活性剂的类别。这些非离子表面活性剂可以至少部分地由通式：R20--(PO)SN--(EO)tH、R20--(PO)SN--(EO)tH(EO)tH和R20--N(EO)tH表示；其中R20为具有8个到20个、优选地12个到14个碳原子的烷基、烯基或其它脂肪族基团或烷基-芳基，EO为氧乙烯，PO为氧丙烯，s为1到20，优选地2-5，t为1-10，优选地2-5，并且u为1-10，优选地2-5。这些化合物的范围的其它变化可以由替代式：R20--(PO)V--N[(EO)wH][(EO)zH]表示，其中R20如上文所定义，v为1到20(例如，1、2、3或4(优选地2))，并且w和z独立地为1-10，优选地2-5。这些化合物在商业上由亨茨曼化工公司(Huntsman Chemicals)作为非离子表面活性剂出售的一系列产品代表。此类别的优选化学品包含SurfonicTM PEA 25胺烷氧基化物。用于本发明组合物的优选的非离子表面活性剂包含醇烷氧基化物、EO/PO嵌段共聚物、烷基苯酚烷氧基化物等。
论文《非离子表面活性剂(Nonionic Surfactants)》,由Schick,M.J.编,表面活性剂科学系列的第1卷,马塞尔·德克尔公司(Marcel Dekker,Inc.),纽约,1983是关于在本发明的实践中通常所采用的多种多样的非离子化合物的极佳参考文献。这些表面活性剂的非离子类别以及物种的典型列表在Laughlin和Heuring于1975年12月30日发表的美国专利第3,929,678号中给出。进一步的实例在“《表面活性剂和洗涤剂(Surface Active Agentsand Detergents)》”(第I卷和第II卷，Schwartz、Perry和Berch著)中给出。
适用于与本发明的组合物一起使用的合适的非离子表面活性剂包含烷氧基化表面活性剂。合适的烷氧基化表面活性剂包含EO/PO共聚物、完全封端或部分封端的EO/PO共聚物、醇烷氧基化物、封端的醇烷氧基化物、其混合物等。适用作溶剂的烷氧基化表面活性剂包含EO/PO嵌段共聚物，如Pluronic和反相Pluronic表面活性剂；醇烷氧基化物,如Dehypon LS-54(R-(EO)5(PO)4)和Dehypon LS-36(R-(EO)3(PO)6)；以及封端的醇烷氧基化物，如Plurafac LF221和Tegoten EC11；其混合物等。
在一些不是洗涤剂组合物的实施例中，本文公开的组合物不含非离子表面活性剂。
半极性非离子或半非离子表面活性剂
半极性类型的非离子表面活性剂是可用于本文公开的组合物中的另一类非离子表面活性剂。通常，半极性非离子(半非离子)表面活性剂是高发泡剂和泡沫稳定剂，这会限制其在CIP系统中的应用。然而，在一些设计用于高发泡组合物或洗涤剂组合物的实施例中，半极性非离子表面活性剂将具有直接效用。半极性非离子表面活性剂包含但不限于氧化胺、氧化膦、亚砜及其烷氧基化衍生物。
氧化胺是对应于以下通式的叔胺氧化物：
Figure BDA0002392241370000571
其中箭头为半极性键的常规表示；并且，R1、R2和R3可以为脂肪族基、芳香族基、杂环基、脂环基、或其组合。一般来说，对于洗涤剂相关的氧化胺，R1为具有约8个到约24个碳原子的烷基；R2和R3为具有1个到3个碳原子的烷基或羟烷基或其混合物；R2和R3可以例如通过氧原子或氮原子彼此附接，以形成环结构；R4为含有2个到3个碳原子的亚烷基或羟基亚烷基；并且n在0到约20的范围内。
适用的水溶性氧化胺表面活性剂选自椰子或动物脂烷基二-(低碳数烷基)氧化胺，其具体实例为十二烷基二甲基氧化胺、十三烷基二甲基氧化胺、十四烷基二甲基氧化胺、十五烷基二甲基氧化胺、十六烷基二甲基氧化胺、十七烷基二甲基氧化胺、十八烷基二甲基氧化胺、十二烷基二丙基氧化胺、十四烷基二丙基氧化胺、十六烷基二丙基氧化胺、十四烷基二丁基氧化胺、十八烷基二丁基氧化胺、双(2-羟乙基)十二烷基氧化胺、双(2-羟乙基)-3-十二烷氧基-1-羟丙基氧化胺、二甲基-(2-羟基十二烷基)氧化胺、3,6,9-三十八烷基二甲基氧化胺、以及3-十二烷氧基-2-羟丙基二-(2-羟乙基)氧化胺。
适用的半极性非离子表面活性剂还包含具有以下结构的水溶性氧化膦：
Figure BDA0002392241370000572
其中箭头为半极性键的常规表示；并且，R1为链长在10个到约24个碳原子的范围内的烷基、烯基或羟烷基部分；并且，R2和R3各自为分别选自含有1个到3个碳原子的烷基或羟烷基的烷基部分。
适用的氧化膦的实例包含二甲基癸基氧化膦、二甲基十四烷基氧化膦、甲基乙基十四烷基氧化膦、二甲基十六烷基氧化膦、二乙基-2-羟基辛基癸基氧化膦、双(2-羟乙基)十二烷基氧化膦、以及双(羟甲基)十四烷基氧化膦。
适用于本文的半极性非离子表面活性剂还包含具有以下结构的水溶性亚砜化合物：
Figure BDA0002392241370000581
其中箭头为半极性键的常规表示；并且，R1为具有约8个到约28个碳原子、0个到约5个醚键和0个到约2个羟基取代基的烷基或羟烷基部分；并且R2为由具有1个到3个碳原子的烷基和羟烷基组成的烷基部分。
这些亚砜的适用实例包含十二烷基甲基亚砜；3-羟基十三烷基甲基亚砜；3-甲氧基十三烷基甲基亚砜；以及3-羟基-4-十二烷氧基丁基甲基亚砜。
用于本发明组合物的半极性非离子表面活性剂包含二甲基氧化胺，如月桂基二甲基氧化胺、肉豆蔻基二甲基氧化胺、鲸蜡基二甲基氧化胺、其组合等。适用的水溶性氧化胺表面活性剂选自辛基、癸基、十二烷基、异十二烷基、椰子或动物脂烷基二-(低碳数烷基)氧化胺，其具体实例是辛基二甲基氧化胺、壬基二甲基氧化胺、癸基二甲基氧化胺、十一烷基二甲基氧化胺、十二烷基二甲基氧化胺、异十二烷基二甲基氧化胺、十三烷基二甲基氧化胺、十四烷基二甲基氧化胺、十五烷基二甲基氧化胺、十六烷基二甲基氧化胺、十七烷基二甲基氧化胺、十八烷基二甲基氧化胺、十二烷基二丙基氧化胺、十四烷基二丙基氧化胺、十六烷基二丙基氧化胺、十四烷基二丁基氧化胺、十八烷基二丁基氧化胺、双(2-羟乙基)十二烷基氧化胺、双(2-羟乙基)-3-十二烷氧基-1-羟丙基氧化胺、二甲基-(2-羟基十二烷基)氧化胺、3,6,9-三十八烷基二甲基氧化胺、以及3-十二烷氧基-2-羟丙基二-(2-羟乙基)氧化胺。
在一些实施例中，本文公开的组合物或洗涤剂组合物不含半极性非离子表面活性剂。
阳离子表面活性剂
如果分子的助水溶剂部分上的电荷为正，那么表面活性物质被归类为阳离子型。在此组中还包括其中助水溶剂不带电荷(除非pH降低到接近中性或更低)，但是仍为阳离子型(例如，烷基胺)的表面活性剂。理论上，阳离子表面活性剂可以由含有“鎓”结构RnX+Y--的要素的任何组合合成，并且可以包含非氮(铵)，如磷(鏻)和硫(锍)的化合物。实际上，含氮化合物在阳离子表面活性剂领域占主导地位，这可能因为含氮阳离子表面活性剂的合成途径简单直接，而且得到的产物的产率高，这些可以使其成本较低。
阳离子表面活性剂优选地包含、更优选地是指含有至少一个长碳链疏水基团和至少一个带正电氮的化合物。长碳链基团可以通过简单的取代直接连接到氮原子；或更优选地在所谓的间断的烷基胺和酰胺基胺中通过一个或多个桥连官能团间接连接到氮原子。这种官能团可以使分子更具亲水性和/或更具水分散性，更容易通过助表面活性剂混合物溶于水，和/或可溶于水。为了提高水溶性，可以引入另外的伯氨基、仲氨基或叔氨基，或者可以使用低分子量烷基使氨基氮季铵化。进一步，氮可以为不同非饱和度的支链或直链部分的一部分，或者饱和或非饱和杂环的一部分。另外，阳离子表面活性剂可以含有具有多于一个阳离子氮原子的复杂键联。
被分类为氧化胺、两性表面活性剂和两性离子表面活性剂的表面活性剂化合物在接近中性到酸性pH溶液中本身通常为阳离子型，并且可以与表面活性剂分类重叠。聚氧乙基化阳离子表面活性剂一般在碱性溶液中表现类似于非离子表面活性剂，并且在酸性溶液中表现类似于阳离子表面活性剂。
最简单的阳离子胺、胺盐和季铵化合物可以示意性地如此描绘：
Figure BDA0002392241370000601
其中，R表示烷基链，R'、R”和R”'可以为烷基链或芳基或氢，并且X表示阴离子。对于在此发明中的实际使用，胺盐和季铵化合物是优选的，因为它们的水溶性程度高。
大部分大量商业阳离子表面活性剂可以被细分成四个主要类别和另外的亚组，如本领域中的技术人员所知晓并且描述于“表面活性剂大全(Surfactant Encyclopedia)”，《化妆品和盥洗用品(Cosmetics&Toiletries)》，第104卷(2)86-96(1989)中。第一类包含烷基胺和其盐。第二类包含烷基咪唑啉。第三类包含乙氧基化胺。第四类包含季铵盐，如烷基苄基二甲基铵盐、烷基苯盐、杂环铵盐、四烷基铵盐等。已知阳离子表面活性剂具有可以在本组合物中有益的各种特性。这些期望特性可以包含在中性pH或低于中性pH的组合物中的去垢力、抗微生物功效、与其它试剂协作增稠或胶凝等。
适用于本文公开的组合物的阳离子表面活性剂包含具有式R1 mR2 xYLZ的那些，其中每个R1是含有直链或支链烷基或烯基的有机基团，其任选地被多达三个苯基或羟基取代并且任选地被以下结构中的多达四个：
Figure BDA0002392241370000602
或这些结构的异构体或混合物中断，并且其含有约8个到22个碳原子。R1基团可以额外含有多达12个乙氧基。m为1到3的数。优选地，当m为2时，在分子中不多于一个R1基团具有16个或更多个碳原子，或当m为3时，具有多于12个碳原子。每个R2为含有1个到4个碳原子的烷基或羟烷基或苄基，且分子中不多于一个R2为苄基，并且x为0到11，优选地0到6的数。在Y基团上的其余任何碳原子位置均由氢填充。
Y为可以包含但不限于以下的基团：
Figure BDA0002392241370000611
Figure BDA0002392241370000612
p＝约1到约12
Figure BDA0002392241370000613
p＝约1到约12
Figure BDA0002392241370000614
或其混合物。优选地，L为1或2，其中当L为2时，Y基团由选自具有1个到约22个碳原子和两个自由的碳单键的R1和R2类似物(优选地亚烷基或亚烯基)的部分隔开。Z为水溶性阴离子，如卤离子、硫酸根、甲基硫酸根、氢氧根或硝酸根阴离子，特别优选的为氯离子、溴离子、碘离子、硫酸根或甲基硫酸根阴离子，其数量使得阳离子组分呈电中性。
在一些实施例中，本文公开的组合物或洗涤剂组合物不含阳离子表面活性剂。
两性表面活性剂
两性或两性表面活性剂含有碱性和酸性亲水基团两者以及有机疏水基团。这些离子实体可以是本文关于其它类型的表面活性剂所述的阴离子或阳离子基团中的任一个。碱性氮和酸性羧酸酯基是被用作碱性和酸性亲水基团的典型官能团。在几种表面活性剂中，磺酸根、硫酸根、膦酸根或磷酸根提供负电荷。
两性表面活性剂大体上可以描述为脂肪族仲胺和叔胺的衍生物，其中脂肪族基可以是直链或支链并且其中脂肪族取代基中的一个含有约8个到18个碳原子并且一个含有阴离子水助溶基，例如羧基、磺酸基、硫酸根合、磷酸根合或膦酰基。两性表面活性剂被细分成两个主要类别，如本领域中的普通技术人员所知晓并且描述于“表面活性剂大全(Surfactant Encyclopedia)”，《化妆品和盥洗用品(Cosmetics&Toiletries)》，第104卷(2)69-71(1989)，其通过引用以其整体并入本文。第一类包含酰基/二烷基乙二胺衍生物(例如，2-烷基羟乙基咪唑啉衍生物)和其盐。第二类包含N-烷基氨基酸和其盐。认为一些两性表面活性剂可能符合这两类。
两性表面活性剂可以通过本领域中的普通技术人员已知的方法合成。例如，通过长链羧酸(或衍生物)与二烷基乙二胺的缩合和闭环来合成2-烷基羟乙基咪唑啉。商业两性表面活性剂通过例如借助氯乙酸或乙酸乙酯通过烷基化使咪唑啉环发生依次水解和开环来进行衍生化。在烷基化期间，一个或两个羧基-烷基反应，以形成叔胺和醚键，其中不同的烷基化剂产生不同的叔胺。
在本发明中具有应用的长链咪唑衍生物一般具有通式：
Figure BDA0002392241370000621
中性pH两性离子
两性磺酸盐
Figure BDA0002392241370000631
其中R是含有约8个到18个碳原子的非环状疏水基团，并且M是用于中和阴离子，一般为钠的电荷的阳离子。可以用于本组合物中的商业上著名的咪唑啉衍生的两性表面活性剂包含例如：椰油酰两性丙酸盐、椰油酰两性羧基丙酸盐、椰油酰两性甘氨酸盐、椰油酰两性羧基甘氨酸盐、椰油酰两性丙基磺酸盐、以及椰油酰两性羧基丙酸。两性羧酸可以由脂肪咪唑啉产生，其中两性二羧酸的二羧酸官能团是二乙酸和/或二丙酸。
本文以上所述的羧基甲基化化合物(甘氨酸盐)常常被称为甜菜碱。甜菜碱是本文下文在标题为两性离子表面活性剂的部分中讨论的一类特殊两性表面活性剂。
容易通过RNH2(其中R＝C8-C18直链或支链烷基)、脂肪胺与卤代羧酸的反应来制备长链N-烷基氨基酸。氨基酸的伯氨基的烷基化产生仲胺和叔胺。烷基取代基可以具有提供多于一个反应性氮中心的另外的氨基。大多数商业N-烷基胺酸为β-丙氨酸或β-N(2-羧乙基)丙氨酸的烷基衍生物。在此发明中具有应用的商业N-烷基氨基酸两性电解质的实例包含烷基β-氨基二丙酸盐、RN(C2H4COOM)2和RNHC2H4COOM。在实施例中，R可以是含有约8个到约18个碳原子的非环状疏水基团，并且M是用于中和阴离子的电荷的阳离子。
合适的两性表面活性剂包含由如椰子油或椰子脂肪酸等椰子产物衍生的两性表面活性剂。另外的合适的椰子衍生的表面活性剂包含作为其结构的一部分的乙二胺部分、烷醇酰胺部分、氨基酸部分，例如甘氨酸、或其组合；以及约8个到18个(例如，12个)碳原子的脂肪族取代基。这种表面活性剂还可以被视为烷基两性二羧酸。这些两性表面活性剂可以包含如下表示的化学结构：C12-烷基-C(O)-NH-CH2-CH2-N+(CH2-CH2-CO2Na)2-CH2-CH2-OH或C12-烷基-C(O)-N(H)-CH2-CH2-N+(CH2-CO2Na)2-CH2-CH2-OH。椰油两性二丙酸二钠是一种合适的两性表面活性剂，且可以商品名称MiranolTM FBS从新泽西州克兰布利的罗地亚公司(Rhodia Inc.,Cranbury,N.J.)购得。另一种合适的椰子衍生的化学名称为椰油两性二乙酸二钠的两性表面活性剂以商品名称MirataineTM JCHA出售，也是来自于新泽西州克兰布利的罗地亚公司。
这些表面活性剂的两性类别和物种的典型列表在1975年12月30日颁予Laughlin和Heuring的美国专利第3,929,678号中给出。进一步的实例在“《表面活性剂和洗涤剂(Surface Active Agents and Detergents)》”(第I卷和第II卷，Schwartz、Perry和Berch著)中给出。这些参考文献各自以全文引入的方式并入本文中。
在一些实施例中，本文公开的组合物或洗涤剂组合物不含两性表面活性剂。
两性离子表面活性剂
两性离子表面活性剂可以视为两性表面活性剂的亚组且可包含阴离子电荷。两性离子表面活性剂大体上可以描述为仲胺和叔胺的衍生物、杂环仲胺和叔胺的衍生物、或季铵、季鏻或叔锍化合物的衍生物。两性离子表面活性剂通常包含带正电荷的季铵离子，或在一些情况下，锍或鏻离子；带负电荷的羧基；以及烷基。两性离子表面活性剂一般含有阳离子基团和阴离子基团，其在分子的等电位区域中以几乎相同的程度离子化并且其可以在正-负电荷中心之间产生强“内盐”吸引力。这类合成的两性离子表面活性剂的实例包括脂肪族季铵、鏻和锍化合物的衍生物，其中脂肪族基团可为直链或支链，并且其中脂肪族取代基中的一个含有8至18个碳原子并且一个含有阴离子水助溶基，例如羧基、磺酸根、硫酸根、磷酸根或膦酸根。
甜菜碱表面活性剂和磺基甜菜碱表面活性剂是用于本文的示例性两性离子表面活性剂。这些化合物的通式是：
Figure BDA0002392241370000651
其中R1含有8个到18个碳原子的烷基、烯基或羟烷基，具有0个到10个环氧乙烷部分和0个到1个甘油基部分；Y选自由以下组成的组：氮、磷和硫原子；R2为含有1个到3个碳原子的烷基或单羟基烷基；当Y为硫原子时x为1并且当Y为氮或磷原子时x为2，R3为1个到4个碳原子的亚烷基或羟基亚烷基或羟基亚烷基并且Z为选自由以下组成的组的基团：羧酸根、磺酸根、硫酸根、膦酸根和磷酸根。
具有上文所列的结构的两性离子表面活性剂的实例包含：4-[N,N-二(2-羟乙基)-N-十八烷基铵]-丁烷-1-羧酸盐；5-[S-3-羟丙基-S-十六烷基二氢硫基]-3-羟基戊烷-1-硫酸盐；3-[P,P-二乙基-P-3,6,9-三氧杂二十四烷磷]-2-羟基丙--1-磷酸盐；3-[N,N-二丙基-N-3-十二烷氧基-2-羟丙基-铵基]-丙-1-膦酸盐；3-(N,N-二甲基-N-十六烷基铵基)-丙烷-1-磺酸盐；3-(N,N-二甲基-N-十六烷基铵基)-2-羟基-丙烷-1-磺酸盐；4-[N,N-二(2(2-羟乙基)-N(2-羟基十二烷基)铵基]-丁烷-1-羧酸盐；3-[S-乙基-S-(3-十二烷氧基-2-羟丙基)二氢硫基]-丙烷-1-磷酸盐；3-[P,P-二甲基-P--十二烷基磷]-丙烷-1-膦酸盐；和S[N,N-二(3-羟丙基)-N-十六烷基铵基]-2-羟基-戊烷-1-硫酸盐。在所述洗涤剂表面活性剂中含有的烷基可以为直链或支链并且可以为饱和或不饱和的。
适用于本组合物中的两性离子表面活性剂包含具有以下通式结构的甜菜碱：
Figure BDA0002392241370000652
这些表面活性剂甜菜碱通常既不在pH极值下展现强阳离子或阴离子特性，也不在其等电位范围中显示水溶性降低。与“外部”季铵盐不同，甜菜碱与阴离子相容。合适的甜菜碱的实例包含椰油酰基酰胺基丙基二甲基甜菜碱；十六烷基二甲基甜菜碱；C12-14酰基酰胺基丙基甜菜碱；C8-14酰基酰胺基己基二乙基甜菜碱；4-C14-16酰基甲基酰胺基二乙基铵基-1-羧基丁烷；C16-18酰基酰胺基二甲基甜菜碱；C12-16酰基酰胺基戊烷二乙基甜菜碱；以及C12-16酰基甲基酰胺基二甲基甜菜碱。
用于本发明中的磺基甜菜碱包含具有式(R(R1)2N+R2SO3-的那些化合物，其中R是C6-C18烃基，每个R1通常独立地是C1-C3烷基，例如甲基，并且R2是C1-C6烃基，例如C1-C3亚烷基或羟基亚烷基。
这些表面活性剂的两性离子类别和物种的典型列表在1975年12月30日授予Laughlin和Heuring的美国专利3,929,678中给出。进一步的实例在“《表面活性剂和洗涤剂(Surface Active Agents and Detergents)》”(第I卷和第II卷，Schwartz、Perry和Berch著)中给出。这些参考中的每一个以其整体并入本文。
在一些实施例中，本文公开的组合物或洗涤剂组合物不含两性离子表面活性剂。
孪连表面活性剂
尽管常规表面活性剂通常具有一个亲水基团和一个疏水基团，但孪连表面活性剂具有至少两个疏水基团和至少两个亲水基团。这些表面活性剂具有通式：A1-G-A2，并因其包括由间隔基(G)连接的两个表面活性剂部分(A1，A2)而得名，其中每个表面活性剂部分(A1，A2)具有亲水基团和疏水基团。通常，两个表面活性剂部分(A1，A2)是相同的，但是它们可以不同。
孪连表面活性剂可以是阴离子型、非离子型、阳离子型或两性型。每个表面活性剂部分(A1，A2)的亲水和疏水基团可以是已知用于具有一个亲水基团和一个疏水基团的常规表面活性剂中的任何基团。例如，典型的非离子孪连表面活性剂(例如双聚氧乙烯烷基醚)将包含两个聚氧乙烯烷基醚部分。
每个部分将包含亲水基团(例如聚环氧乙烷)和疏水基团(例如烷基链)。
阴离子和非离子孪连表面活性剂包含下式的那些：
Figure BDA0002392241370000671
其中R30独立地是C1到C22烷基、R34--C(O)--或R34--B—R35--，其中R34是C1到C22烷基，R35是C1到C12烷基，并且B是酰胺基、--C(O)N(R36)--、氨基--N(R36)--、羧基--C(O)--O--、羰基或聚醚基--(EO)a(PO)b--，其中EO代表亚乙基氧基，PO代表亚丙基氧基，a和b是0到100的数字，a优选从约0到约30，b优选为从约0到10，其中a加b是至少一，并且EO和PO基团可以随机混合或呈离散的嵌段形式，并且R36是氢或C1到C6烷基。
R31独立地是氢或C1到C22烷基；R32独立地是C1-C10烷基、--O--、酰胺基团--C(O)N(R6)--、聚醚基团-O(EO)a(PO)b-、-R37-D-R37-或-D-R37-D-,其中R37独立地是C1-C6烷基，并且D是-O-、-S-、酰胺基团-C(O)N(R36)-或氨基基团-N(R36)-，其中R36、a和b如上定义，并且t独立地是0或1。
Z独立地是氢、-SO3Y、--P(O)(OY)2、--COOY、--CH2COOY、--CH2CH(OH)CH2SO3Y，并且当R32不是聚醚时，Z也是--OSO3Y和--OP(O)(OY)2；其中Y是氢、碱金属(如钠和钾)；碱土金属，如镁和钙；铵；或有机碱盐，如单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三乙胺、三甲胺、N-羟乙基吗啉等。
A1或A2独立地是直链或支链C1到C6烷基、O--R5--O--基团或芳基；优选为苯基；R33是键、芳基(如苯基或二苯基)、C1到C10烷基、优选为C1到C4烷基、最优选为亚甲基、-C≡C-、-O-、--S--、--S--S--、--N(R36)--、--R35O--、--R35O(EO)a(PO)b--、--D1—R38--D1--或-R38--D1—R38--，其中R38独立地是C1-C10烷基、--C(O)--、--R35O(EO)a(PO)b--、--O—R35--O--或芳基(例如苯基)，并且D1独立地是--O--、--S--、--S--S--、--SO2--、--C(O)--、聚醚基团--O(EO)a(PO)b--、酰胺基团--C(O)N(R36)--、氨基基团--N(R36)-、--O--R5--O--或芳基，其中R35、R36、a和b如上所定义。
在本公开的通式中，术语“碱”包含经取代的碱，尤其是其经羟基取代的衍生物以及直链和支链。当Z是氢时，孪连表面活性剂是非离子的。
在本公开中特别有用的其它孪连表面活性剂包含下式的孪连阴离子或非离子表面活性剂：
Figure BDA0002392241370000681
其中Rc代表芳基，优选苯基。R31、R33、R34和Z如上定义。A和b是0到100的数字，a优选为约0到约30，b优选为约0到10，其中a加b是至少一，并且环氧EO基团和PO基团可以随机混合或呈离散的嵌段形式。
可以通过标准技术容易地将这些表面活性剂的伯羟基磷酸化、硫酸化或羧化。
在一些实施例中，本文公开的组合物或洗涤剂组合物不含孪连表面活性剂。
另外的腐蚀抑制剂
在一些实施例中，本文公开的腐蚀控制组合物进一步包含另外的腐蚀抑制剂。在一些其它实施例中，本文公开的腐蚀控制组合物进一步包含另外的腐蚀抑制剂和载体。在一些其它实施例中，本文公开的腐蚀控制组合物进一步包含另外的腐蚀抑制剂、杀生物剂和载体。在一些实施例中，本文公开的对照组合物可由本文公开的一种或多种二阳离子或二阴离子化合物、一种或多种另外的腐蚀抑制剂和载体组成。在一些实施例中，本文公开的腐蚀控制组合物由本文公开的一种或多种二阳离子或二阴离子化合物、载体、另外的腐蚀抑制剂和杀生物剂组成。
基于腐蚀控制组合物的总重量，所述组合物可包括约0.1wt-％到约20wt-％、约0.1wt-％到约10wt-％，或0.1到约5wt-％的另外的腐蚀抑制剂中的一种或多种。基于所述组合物的总重量，本发明的组合物可以包括0重量％到10重量％的一种或多种另外的腐蚀抑制剂。基于所述组合物的总重量，所述组合物可包括约1.0wt-％、约1.5wt-％、约2.0wt-％、约2.5wt-％、约3.0wt-％、约3.5wt-％、约4.0wt-％、约4.5wt-％、约5.0wt-％、约5.5wt-％、约6.0wt-％、约6.5wt-％、约7.0wt-％、约7.5wt-％、约8.0wt-％、约8.5wt-％、约9.0wt-％、约9.5wt-％、约10.0wt-％、约10.5wt-％、约11.0wt-％、约11.5wt-％、约12.0wt-％、约12.5wt-％、约13.0wt-％、约13.5wt-％、约14.0wt-％、约14.5wt-％或约15.0wt-％或其之间的任何值或范围的一种或多种另外的腐蚀抑制剂。特定的水系统对使用一种或多种另外的腐蚀抑制剂有其自身的要求，并且组合物中一种或多种另外的腐蚀抑制剂的重量百分比可以随其使用的水系统而变化。
用于多金属保护的另外的腐蚀抑制剂通常是三唑，如但不限于苯并三唑、卤化三唑和经硝基取代的唑。
所述一种或多种另外的腐蚀抑制剂可以是咪唑啉化合物、季铵化合物、吡啶鎓化合物或其组合。
所述一种或多种另外的腐蚀抑制剂可以是咪唑啉。咪唑啉可以是例如衍生自二胺的咪唑啉(如乙二胺(EDA)、二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)等)和长链脂肪酸(如妥尔油脂肪酸(TOFA))。咪唑啉可以是式(1A)的咪唑啉或咪唑啉衍生物。代表性的咪唑啉衍生物包含式(2A)的咪唑啉化合物或式(3A)的双季铵化化合物。
所述一种或多种另外的腐蚀抑制剂可以包含式(1A)的咪唑啉：
Figure BDA0002392241370000701
其中R10a是C1-C20烷基或C1-C20烷氧基烷基；R11a是氢、C1-C6烷基、C1-C6羟烷基或C1-C6芳基烷基；R12a和R13a独立地是氢或C1-C6烷基。优选地，咪唑啉包含R10a，其是通常存在于妥尔油脂肪酸(TOFA)中烷基混合物，R11a、R12a和R13a各自是氢。
所述一种或多种另外的腐蚀抑制剂可以是式(2A)的咪唑啉化合物：
Figure BDA0002392241370000702
其中R10a是C1-C20烷基或C1-C20烷氧基烷基；R11a和R14a独立地是氢、C1-C6烷基、C1-C6羟烷基或C1-C6芳基烷基；R12a和R13a独立地是氢或C1-C6烷基；X-是卤化物(如氯化物、溴化物或碘化物)、碳酸盐、磺酸盐、磷酸盐或有机羧酸的阴离子(如乙酸盐)。优选地，咪唑啉化合物包含1-苄基-1-(2-羟乙基)-2-妥尔油-2-咪唑啉氯化物。
所述一种或多种另外的腐蚀抑制剂可以是具有式(3A)的双季铵化化合物：
Figure BDA0002392241370000703
其中R1a和R2a各自独立地为未经取代的具有1到约29个碳原子的支链或环烷基或烯基；具有1到约29个碳原子的部分或完全氧化、硫化和/或磷酰化的支链或环烷基或烯基；或其组合；R3a和R4a各自独立地为未经取代的支链或环亚烷基或具有1到约29个碳原子的亚烯基；具有1到约29个碳原子的部分或完全氧化、硫化和/或磷酰化的支链或环亚烷基或亚烯基；或其组合；L1和L2各自独立地不存在，为H、-COOH、-SO3H、-PO3H、-COOR5a、-CONH2、-CONHR5a或--CON(R5a)2；R5a各自独立地是具有1到约10个碳原子的支链或非支链烷基、芳基、烷基芳基、烷基杂芳基、环烷基或杂芳基；n为0或1，当n为0时，L2不存在或为H；x是从1到约10；y是从1到约5。优选地，R1a和R2a各自独立地为C6-C22烷基、C8-C20烷基、C12-C18烷基、C16-C18烷基或其组合；R3a和R4a是C1-C10亚烷基、C2-C8亚烷基、C2-C6亚烷基或C2-C3亚烷基；n为0或1；x是2；y是1；R3和R4是-C2H2-；L1是-COOH、-SO3H或-PO3H；L2为不存在，为H、-COOH、-SO3H或-PO3H。例如，R1a和R2a可以衍生自妥尔油脂肪酸混合物，并且主要是C17H33和C17H31的混合物，或者可以是C16-C18烷基；R3a和R4a可以是C2-C3亚烷基，例如C2H2-；n为1且L2为-COOH或n为0且L2不存在或为H；x是2；y是1；R3a和R4a为-C2H2-；并且L1为-COOH。
应当理解，对于式(3A)的每个基团指定的碳原子数是指碳原子的主链，不包括取代基可以贡献的碳原子。
所述一种或多种另外的腐蚀抑制剂可以是具有式(3A)的双季铵化咪唑啉化合物，其中R1a和R2a各自独立地为C6-C22烷基、C8-C20烷基、C12-C18烷基或C16-C18烷基或其组合；R4a是C1-C10亚烷基、C2-C8亚烷基、C2-C6亚烷基或C2-C3亚烷基；x是2；y是1；n是0；L1为-COOH、-SO3H或-PO3H；以及L2不存在或是H。优选地，双季铵化合物具有式(3A)，其中R1a和R2a各自独立地为C16-C18烷基；并且R4a是-C2H2-；x是2；y是1；n是0；L1为-COOH、-SO3H或-PO3H，并且L2不存在或是H。
所述一种或多种另外的腐蚀抑制剂可为式(4A)的季铵化合物：
Figure BDA0002392241370000721
其中R1a、R2a和R3a独立地是C1到C20烷基，R4a是甲基或苄基，并且X-为卤离子或甲硫酸根。
合适的烷基、羟烷基、烷芳基、芳烷基或芳基季胺盐包含式[N+R5aR6aR7aR8a][X-]的那些烷芳基、芳烷基和芳基季胺盐，其中R5a、R6a、R7a和R8a含有一到18个碳原子，X为Cl、Br或I。对于季盐，R5a、R6a、R7a和R8a可各自独立地为烷基(例如C1-C18烷基)、羟烷基(例如C1-C18羟烷基)、和烷芳基(例如苄基)。具有烷基或烷芳基卤化物的单环或多环芳香族胺盐包含式[N+R5aR6aR7aR8a][X-]的盐，其中R5a、R6a、R7a和R8a含有一到18个碳原子和至少一个芳基，并且X为Cl、Br或I。
合适的季铵盐包括但不限于四甲基铵盐、四乙基铵盐、四丙基铵盐、四丁基铵盐、四己基铵盐、四辛基铵盐、苄基三甲基铵盐、苄基三乙基铵盐、苯基三甲基铵盐、苯基三乙基铵盐、鲸蜡基苄基二甲基铵盐、十六烷基三甲基铵盐、二甲基烷基苄基季铵盐、单甲基二烷基苄基季铵盐，或三烷基苄基季铵盐，其中烷基具有约6至约24个碳原子，约10至约18个碳原子，或约12至约16个碳原子。季铵盐可以是苄基三烷基季铵盐、苄基三乙醇胺季铵盐，或苄基二甲基氨基乙醇胺季铵盐。
一种或多种另外的腐蚀抑制剂组分可包含吡啶鎓盐，如由式(5A)表示的那些：
Figure BDA0002392241370000722
其中R9a为烷基、芳基或芳烷基，其中所述烷基具有1至约18个碳原子，X-为卤离子，如氯离子、溴离子或碘离子。这些化合物中有烷基吡啶鎓盐和烷基吡啶鎓苄基季铵化合物。示例性化合物包括甲基吡啶鎓氯化物、乙基吡啶鎓氯化物、丙基吡啶鎓氯化物、丁基吡啶鎓氯化物、辛基吡啶鎓氯化物、癸基吡啶鎓氯化物、月桂基吡啶氯化物、鲸蜡基吡啶鎓氯化物、苄基吡啶鎓氯化物和烷基苄基吡啶鎓氯化物，优选其中烷基为C1-C6烃基。优选地，吡啶鎓化合物包括苄基吡啶鎓氯化物。
所述一种或多种另外的腐蚀抑制剂可以是磷酸酯、单体或低聚脂肪酸、烷氧基化胺或其混合物。
所述一种或多种另外的腐蚀抑制剂可以是磷酸酯。合适的单-、二-和三-烷基以及烷基芳基磷酸酯和单、二和三乙醇胺的磷酸酯通常含有1至约18个碳原子。优选的单-、二-和三-烷基磷酸酯，烷芳基或芳烷基磷酸酯是通过使C3-C18脂肪醇与五氧化二磷反应制备的那些。磷酸盐中间体与磷酸三乙酯交换其酯基，从而产生更广泛分布的烷基磷酸酯。
或者，磷酸酯可以通过与烷基二酯、低分子量烷基醇或二醇的混合物混合来制备。低分子量烷基醇或二醇优选包括C6到C10醇或二醇。此外，优选含有一个或多个2-羟乙基的多元醇的磷酸酯及其盐，和通过使多磷酸或五氧化二磷与羟胺如二乙醇胺或三乙醇胺反应得到的羟胺磷酸酯。
所述一种或多种另外的腐蚀抑制剂可以是单体或低聚脂肪酸。优选的单体或低聚脂肪酸是C14-C22饱和和不饱和脂肪酸以及通过聚合一种或多种此类脂肪酸获得的二聚物、三聚物和低聚物产物。
所述一种或多种另外的腐蚀抑制剂可以是烷氧基化胺。烷氧基化胺可以是乙氧基化烷基胺。烷氧基化胺可以是乙氧基化牛脂胺。
在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物中另外的腐蚀抑制剂是妥尔油二乙烯三胺咪唑啉、1-(2-羟乙基)-2-椰油-2-咪唑啉、1-苄基-1-(2-羟乙基)-2-椰油-2-咪唑啉鎓氯化物、苄基-二甲基-十二烷基-氯化铵、N-椰油烷基1,3、丙二胺乙酸酯、吗啉、吗啉衍生物、二癸基-二甲基-氯化铵、1-苄基-1-(2-羟乙基)-2-妥尔油-2-咪唑啉鎓氯化物和N-苄基-烷基吡啶、妥尔油脂肪酸、三聚C18不饱和脂肪酸、二聚C18不饱和脂肪酸、烷基吡啶、N-苄基-烷基吡啶鎓氯化物、喹啉、喹啉季化合物与苄基氯或其混合物。
分散剂
在一些实施例中，本文公开的腐蚀控制组合物可以进一步包括分散剂。分散剂使水系统中存在于水中的颗粒物质保持分散，因此分散剂不会结块。于所述组合物的总重量，所述组合物可包括约0.1到10wt-％、约0.5到5wt-％或约0.5到4wt-％的分散剂。
分散剂可以是丙烯酸聚合物、马来酸聚合物、丙烯酸与磺化单体的共聚物、其烷基酯或其组合。这些聚合物可以包含丙烯酸、丙烯酰胺和磺化单体的三元共聚物。这些聚合物还可以包含由丙烯酸和三种其它单体组成的四元聚合物。
合适的分散剂包含但不限于具有2-50个碳的脂肪族膦酸，如羟基乙基二膦酸，和氨基烷基膦酸，例如具有2-10个N原子的聚氨基亚甲基膦酸盐，例如各自带有至少一个亚甲基膦酸基团；后者的实例是乙二胺四(亚甲基膦酸盐)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸盐)以及在每一个N原子之间具有2-4个亚甲基的三胺聚亚甲基膦酸盐和四胺聚亚甲基膦酸盐，每一膦酸盐中的亚甲基数目中的至少2个不同。其它合适的分散剂包含木质素或木质素衍生物，如木质素磺酸盐，和萘磺酸和衍生物。
一些实施例中，本文公开的腐蚀控制组合物中的分散剂是妥尔油脂肪酸与二乙烯三胺和丙烯酸(1:1:1)的反应产物、脂肪酸或妥尔油与三乙烯四胺或四乙烯五胺的反应产物、二乙烯三胺和环烷酸的反应产物。
腐蚀控制组合物可进一步包括有机硫化合物，如巯基烷基醇、巯基乙酸、巯基乙酸、3,3'-二硫代二丙酸、硫代硫酸钠、硫脲、L-半胱氨酸、叔丁基硫醇、硫代硫酸钠、硫代硫酸铵、硫氰酸钠、硫氰酸铵、焦亚硫酸钠或其组合。优选地，巯基烷基醇包括2-巯基乙醇。这些化合物用作组合物中的增效剂。
在一些实施例中，腐蚀控制组合物中的有机硫化合物是2-巯基乙醇、硫代硫酸钠、巯基乙酸或其混合物。
基于所述组合物的总重量，有机硫化合物可构成组合物的约0.5wt-％约15wt-％，优选约1wt-％到约10wt-％，更优选约1wt-％到约5wt-％。有机硫化合物可构成所述组合物的约1wt-％、2wt-％、约3wt-％、约4wt-％、约5wt-％、约6wt-％、约7wt-％、约8wt-％、约9wt-％、约10wt-％、约11wt-％、约12wt-％、约13wt-％、约14wt-％或约15wt-％。
所述腐蚀控制组合物可以进一步包括去乳化剂。优选地，所述去乳化剂包括烷氧基化聚合物，如聚亚烷基二醇。基于所述组合物的总重量，去乳化剂可以构成所述组合物的约0.1wt-％到约10wt-％、约0.5wt-％到约5wt.％、或约0.5wt-％到约4wt-％。所述去乳化剂可构成所述组合物的约0.5wt-％、1wt-％、约1.5wt-％、约2wt-％、约2.5wt-％、约3wt-％、约3.5wt-％、约4wt-％、约4.5wt-％、或约5wt-％。
所述腐蚀控制组合物可以进一步包括沥青质抑制剂。基于所述组合物的总重量，所述组合物可以包括约0.1wt-％至约10wt-％、约0.1wt-％到约5wt-％或约0.5wt-％至约4wt-％的沥青质抑制剂。合适的沥青质抑制剂包括但不限于脂族磺酸；烷基芳基磺酸；芳基磺酸盐；木质素磺酸盐；烷基酚/醛树脂和类似磺化树脂；聚烯烃酯；聚烯烃酰亚胺；具有烷基、亚烷基苯基或亚烷基吡啶基官能团的聚烯烃酯；聚烯烃酰胺；具有烷基、亚烷基苯基或亚烷基吡啶基官能团的聚烯烃酰胺；具有烷基、亚烷基苯基或亚烷基吡啶基官能团的聚烯烃酰亚胺；烯基/乙烯基吡咯烷酮共聚物；聚烯烃与马来酸酐或乙烯基咪唑的接枝聚合物；超枝聚酯酰胺；聚烷氧基化沥青烯；两性脂肪酸；丁二酸烷基酯的盐、脱水山梨糖醇单油酸酯；和聚异丁烯丁二酸酐。
所述腐蚀控制组合物可以进一步包括防蜡剂。基于所述组合物的总重量，所述组合物可包括约0.1wt-％到10wt-％、约0.1wt-％到5wt-％、或约0.5wt-％到约4wt-％的防蜡剂。合适的防蜡剂包含但不限于石蜡晶体改性剂和分散剂/晶体改性剂组合。合适的石蜡晶体调节剂包括但不限于丙烯酸烷基酯共聚物、丙烯酸烷基酯乙烯基吡啶共聚物、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、马来酸酐酯共聚物、分枝聚乙烯、萘、蒽、微晶蜡和/或沥青烯。合适的分散剂包括但不限于十二烷基苯磺酸盐、烷氧基化烷基酚和烷氧基化烷基酚树脂。
所述腐蚀控制组合物可以进一步包括阻垢剂。基于组合物的总重量，组合物可包括约0.1wt-％至约20wt-％、约0.5wt-％到约10wt-％、或约1wt-％到约10wt-％的阻垢剂。合适的阻垢剂包含但不限于磷酸盐、磷酸酯、磷酸、膦酸盐、膦酸、聚丙烯酰胺、丙烯酰胺甲基丙烷磺酸盐/丙烯酸共聚物(AMPS/AA)的盐、膦化马来酸共聚物(PHOS/MA)、单聚膦琥珀酸(PSO)衍生物、双聚膦琥珀酸衍生物和低聚膦琥珀酸衍生物、多羧酸、疏水改性的多羧酸以及聚马来酸/丙烯酸/丙烯酰胺甲基丙烷磺酸盐三元共聚物(PMA/AA/AMPS)的盐。
所述腐蚀控制组合物可以进一步包括乳化剂。基于所述组合物的总重量，所述组合物可包括约0.1wt-％到约10wt-％、约0.5wt-％到约5wt-％或约0.5wt-％到约4wt-％的乳化剂。合适的乳化剂包含但不限于羧酸盐、羧酸或羧酸酐与胺之间的酰化反应产物以及糖类的烷基、酰基和酰胺衍生物(烷基-糖类乳化剂)。
所述腐蚀控制组合物可以进一步包括水澄清剂。基于所述组合物的总重量，所述组合物可包括约0.1wt-％到约10wt-％、约0.5wt-％到约5wt-％或约0.5wt-％到约4wt-％的水澄清剂。合适的水澄清剂包含但不限于无机金属盐(如明矾、氯化铝和水合氯化铝)，或有机聚合物(如丙烯酸基聚合物、丙烯酰胺基聚合物、聚合胺、烷醇胺、硫代氨基甲酸酯)，以及阳离子聚合物(如二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC))。
腐蚀控制组合物可以进一步包括破乳剂。基于所述组合物的总重量，所述组合物可包括约0.1wt-％到约10wt-％、约0.5wt-％到约5wt-％或约0.5wt-％到约4wt-％的破乳剂。合适的破乳剂包含但不限于十二烷基苯磺酸(DDBSA)、二甲苯磺酸的钠盐(NAXSA)、环氧化和丙氧基化的化合物以及树脂(如酚醛树脂和环氧树脂)。
所述腐蚀控制组合物可以进一步包括硫化氢清除剂。基于所述组合物的总重量，所述组合物可包括约1wt-％到约50wt-％、约1wt-％到约40wt-％、约1wt-％到约30wt-％、约0.1wt-％到约10wt-％、约0.5wt-％到约5wt-％或约0.5wt-％到约4wt-％的硫化氢清除剂。合适的另外的硫化氢清除剂包含(但不限于)氧化剂(例如无机过氧化物，如过氧化钠或二氧化氯)；醛(例如具有1-10个碳，如甲醛、乙二醛、戊二醛、丙烯醛或甲基丙烯醛)；三嗪(例如单乙醇胺三嗪、单甲胺三嗪以及来自多种胺或其混合物的三嗪)；仲胺或叔胺和醛的缩合产物，以及烷基醇和醛的缩合产物。
腐蚀控制组合物可以进一步包括气体水合物抑制剂。基于所述组合物的总重量，所述组合物可包括约0.1wt-％到约25wt-％、约0.5wt-％到约20wt-％、约1wt-％到约10wt-％、约0.1wt-％到约10wt-％、约0.5wt-％到约5wt-％或约0.5wt-％到约4wt-％的气体水合物抑制剂。合适的气体水合物抑制剂包含但不限于热力学水合物抑制剂(THI)、动力学水合物抑制剂(KHI)和抗结块剂(AA)。合适的热力学水合物抑制剂包括但不限于氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁、溴化钠、甲酸盐(formate brine)(例如，甲酸钾)、多元醇(如葡萄糖、蔗糖、果糖、麦芽糖、乳糖、葡糖酸盐、单乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、单丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、四丙二醇、单丁二醇、二丁二醇、三丁二醇、甘油、二甘油、三甘油以及糖醇(例如，山梨糖醇、甘露糖醇))、甲醇、丙醇、乙醇、二醇醚(如二乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚)和醇的烷基或环状酯(如乳酸乙酯、乳酸丁酯、苯甲酸甲基乙酯)。
所述腐蚀控制组合物可以进一步包括动力学水合物抑制剂。基于所述组合物的总重量，所述组合物可包括约0.1wt-％到约25wt-％、约0.5wt-％到约20wt-％、约1wt-％到约10wt-％、约0.1wt-％到约10wt-％、约0.5wt-％到约5重量％或约0.5wt-％到约4wt-％的动力学水合物抑制剂。合适的动力学水合物抑制剂和抗结块剂包含但不限于聚合物和共聚物、多糖(如羟乙基纤维素(HEC)、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、淀粉衍生物和黄原胶)、内酰胺(如聚乙烯基己内酰胺、聚乙烯基内酰胺)、吡咯烷酮(如各种分子量的聚乙烯吡咯烷酮)、脂肪酸盐、乙氧基化醇、丙氧基化醇、脱水山梨糖醇酯、乙氧基化脱水山梨糖醇酯、脂肪酸的聚甘油酯、烷基葡糖苷、烷基聚葡萄糖苷、烷基硫酸盐、烷基磺酸盐、烷基酯磺酸盐、烷基芳香族磺酸盐、烷基甜菜碱、烷基氨基甜菜碱、烃基分散剂(如木质素磺酸盐、亚氨基二琥珀酸盐、聚天冬氨酸盐)、氨基酸和蛋白质。
所述腐蚀控制组合物可以进一步包括pH调节剂。基于所述组合物的总重量，所述组合物可包括约0.1wt-％到约20wt-％、约0.5wt-％到约10wt-％或约0.5wt-％到约5wt-％的pH调节剂。合适的pH调节剂包括但不限于碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐、碱土金属氢氧化物、碱土金属碳酸盐、碱土金属碳酸氢盐以及其混合物或组合。示例性pH调节剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氧化镁和氢氧化镁。
所述腐蚀控制组合物可以进一步包括表面活性剂。基于所述组合物的总重量，所述组合物可包括约0.1wt-％到约10wt-％、约0.5wt-％到约5wt-％或约0.5wt-％到约4wt-％的表面活性剂。合适的表面活性剂可以是非离子、半非离子、阳离子、阴离子、两性、两性离子、孪连、二阳离子、二阴离子表面活性剂或其混合物。阴离子表面活性剂包括烷基芳基磺酸盐、烯烃磺酸盐、链烷烃磺酸盐、醇硫酸盐、醇醚硫酸盐、烷基羧酸盐和烷基醚羧酸盐，以及烷基和乙氧基化烷基磷酸酯，以及单烷基和二烷基磺化丁二酸盐和磺化琥珀酰胺酸盐。非离子表面活性剂包含醇烷氧基化物、烷基酚烷氧基化物、乙烯的嵌段共聚物、乙烯和丙烯的嵌段共聚物、丙烯和丁烯氧化物、烷基二甲基胺氧化物、烷基双(2-羟乙基)胺氧化物、烷基酰胺丙基二甲基胺氧化物、烷基酰胺丙基双(2-羟乙基)胺氧化物、烷基聚葡萄糖苷、聚烷氧基化甘油酯、脱水山梨糖醇酯和聚烷氧基化脱水山梨糖醇酯以及烷酰基聚乙二醇酯和二酯。也包括甜菜碱和磺基甜菜碱、两性表面活性剂例如烷基两性乙酸盐和两性二乙酸盐、烷基两性丙酸盐和丙酸二丙酸盐、以及烷基亚氨基二丙酸盐。
在一些实施例中，所述表面活性剂是乙氧基化C10-C16醇的磷酸酯、乙氧基化C11-C14异或富含C13的磷酸酯、乙氧基化壬基酚、乙氧基化支链壬基酚或其混合物。
所述腐蚀控制组合物可以进一步包括提供功能性质和/或有益性质的其它另外的腐蚀控制组合物试剂。例如，另外的腐蚀控制组合物剂可以是多价螯合剂、增溶剂、润滑剂、缓冲剂、清洁剂、漂洗助剂、防腐剂、粘合剂、增稠剂或其它粘度调节剂、加工助剂、水调节剂、泡沫抑制剂或泡沫发生剂、阈值剂或系统、美学增强剂(例如染料、气味剂、香料)或适于与腐蚀抑制剂组合物一起配制的其它试剂，以及其混合物。另外的试剂根据所制造的特定腐蚀控制组合物以及本领域技术人员将理解的其预期用途而变化。
替代性地，腐蚀控制组合物不有或不含任何另外的腐蚀控制组合物试剂。
此外，所述腐蚀控制组合物可被配制成包括如下表1所示的以下组分的示例性组合物。这些制剂包含所列组分的范围，并且可以任选地包含另外的试剂。下表1中的值是重量百分比。
表1示例性腐蚀控制组合物
Figure BDA0002392241370000801
Figure BDA0002392241370000802
水系统
将所述腐蚀控制组合物或其使用溶液应用于水系统，以防止水系统表面或水系统内表面的腐蚀。在一些实施例中，本文公开的方法中的水系统是工业水系统。在其它实施例中，所述水系统可以为(但不限于)冷却水系统(包含开放式再循环系统、封闭和直流冷却水系统、锅炉和锅炉水系统、石油井系统、井下地层、地热井以及油田和气田应用中的其它水系统)；矿物洗涤系统、浮选和初选系统；纸浆工业中的造纸厂蒸煮器、洗涤器、漂白厂、储箱、白水系统、造纸机表面、黑液蒸发器；冶金工业中的气体洗涤器和空气洗涤器以及连续铸造工艺；空调和制冷系统；工业和石油工艺用水、间接接触冷却和加热用水、水回收系统、水净化系统、膜过滤水系统、食品加工流(肉、蔬菜、甜菜、甘蔗、谷物、家禽、水果和大豆)、废物处理系统、澄清器、液-固应用、市政污水处理、市政水系统、饮用水系统、含水层、水箱、洒水系统或热水器。
所述水系统可以为在石油和天然气作业中使用的水系统。所述水系统可以包括水、油和固体。在一些实施例中，所述水系统主要包括油或碳氢化合物。例如，所述水系统包含油箱或管道中的油或汽油。在一些实施例中，所述水系统是在石油和天然气作业使用的水系统。
在一些实施例中，所述水系统是冷却水系统，包含开放式再循环、封闭和直流冷却水系统、造纸机表面、食品加工流、废物处理系统或饮用水系统。
公开的方法或组合物的用途
在一些实施例中，对于本文公开的方法，将腐蚀控制组合物提供到水系统中意味着将腐蚀控制组合物、一种或多种二阳离子化合物或二阴离子化合物或其使用溶液添加到包括水的流体中或水系统的表面上。在其它实施例中，向水系统中提供腐蚀控制组合物意味着将所述腐蚀控制组合物或二阳离子化合物或二阴离子化合物添加到水系统的表面上或水系统的水中。在一些其它实施例中，向水系统中提供腐蚀控制组合物意味着将腐蚀控制组合物、二阳离子化合物或二阴离子化合物或其使用溶液添加到进而与水系统的表面接触的流体或气体中。腐蚀控制组合物、二阳离子或二阴离子化合物或其使用溶液可以连续加入，或者当需要更多化合物或组合物时间歇加入。
本文使用的腐蚀控制组合物或一种或多种二阳离子化合物或二阴离子化合物的使用溶液是指组合物或化合物通过稀释剂稀释的溶液。本文使用的稀释剂是指水、水系统的水或本文定义的载体或溶剂之一。可以将腐蚀控制组合物或化合物稀释0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11-1,000,000或其间的任何值倍，以产生使用溶液，然后将使用溶液提供到水系统或表面上。在本公开中，当应用所述组合物或二阳离子化合物或二阴离子化合物时，应用所述组合物/化合物或其使用溶液。
在一些实施例中，可将本文公开的腐蚀控制组合物或二阳离子化合物或二阴离子化合物添加到所述水系统的水中，因此所述组合物或化合物在经过处理的水系统中的浓度为约1ppm到约1000ppm。在其它实施例中，所述腐蚀控制组合物或二阳离子化合物二阴离子化合物在所述水系统的水中的量的范围可以为约5ppm到约100ppm、约5ppm到约50ppm、约5ppm到约40ppm、约5ppm到约30ppm、约10ppm到约60ppm、约10ppm到约50ppm、约10ppm到约40ppm、约10ppm到约30ppm、约20ppm到约60ppm、约20ppm到约50ppm、约20ppm到约40ppm或约20ppm到约30ppm。在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物可以以约100ppm到约1000ppm、约125ppm到约1000ppm、约250ppm到约1000ppm或约500ppm到约1000ppm的量加入水中。
可以例如通过用有效量的本文所述的化合物或组合物处理气体或液体流将所述腐蚀控制组合物或二阳离子化合物或二阴离子化合物用于石油和天然气应用中的腐蚀控制。可以将所述化合物和组合物用于任何希望防止表面腐蚀的工业。
可以将所述腐蚀控制组合物或二阳离子化合物或二阴离子化合物用于冷凝物/油系统/气体系统，或其任意组合。例如，可以将所述腐蚀控制组合物或二阳离子化合物或二阴离子化合物用于热交换器表面的腐蚀控制。可以将所述控制组合物或二阳离子化合物或二阴离子化合物应用于生产的气体或液体，或用于原油或天然气的生产、运输、储存和/或分离。可以将所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物应用于在燃煤过程(如燃煤发电厂)中使用或产生的气流。
可以将所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物应用于在废水处理、农场、屠宰场、土地填埋、市政废水处理厂、炼焦煤处理或生物燃料处理中产生或使用的气体或液体。
可以引入腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物的流体可以是水性介质。所述水性介质可以包括水、气体和任选的液态烃。
可以引入所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物的流体可以是液态烃。所述液态烃可以是任何类型的液态烃，包含但不限于原油、重油、加工渣油、沥青油、焦化油、焦化瓦斯油、流化催化裂化进料、瓦斯油、石脑油、流化催化裂化浆料、柴油、燃料油、喷气燃料、汽油和煤油。流体或气体可以是精制的烃产品。
用腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物处理的流体或气体可以处于任何选定的温度，如环境温度或高温。流体(例如液态烃)或气体的温度可为约40℃至约250℃。所述流体或气体的温度可为约-50℃到约300℃、约0℃到约200℃、约10℃到约100℃或约20℃到约90℃。所述流体或气体的温度可以为约22℃、约23℃、约24℃、约25℃、约26℃、约27℃、约28℃、约29℃、约30℃、约31℃、约32℃、约33℃、约34℃、约35℃、约36℃、约37℃、约38℃、约39℃或约40℃。所述流体或气体的温度可以为约85℃、约86℃、约87℃、约88℃、约89℃、约90℃、约91℃、约92℃、约93℃、约94℃、约95℃、约96℃、约97℃、约98℃、约99℃或约100℃。
可以将防腐蚀组合物或二阳离子或二阴离子化合物以不同的含水率水平添加到流体(或水系统)中。例如，所述含水率可以为0％到100％体积/体积(v/v)，1％到80％v/v，或1％到60％v/v。所述流体可以是包含不同盐度水平的水性介质。所述流体可具有0％到25％、约1％到24％、或约10％到25％重量/重量(w/w)的总溶解固体(TDS)的盐度。
可以将引入了腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物的水系统的流体或气体或水系统的水包含在和/或暴露于许多类型的设备中。例如，可以将流体或气体包含在将流体或气体从一点输送到另一点的设备(例如石油和/或天然气管道)中。所述设备可以是石油和/或天然气精炼厂的一部分，如管道、分离容器、脱水单元或气体管线。可以将流体包含在和/或暴露在用于采油和/或生产的设备(如井口)中。所述设备可以是燃煤发电厂的一部分。所述设备可以是洗涤器(例如，湿烟气脱硫器、喷雾干燥吸收器、干燥吸附剂注射器、喷雾塔、接触塔或鼓泡塔等)。所述设备可以是货船、储存船、储罐或连接储罐、船或处理单元的管道。
可以通过任何合适的方法将所述腐蚀控制组合物或二阳离子化合物或二阴离子化合物引入水系统的流体或气体中，以确保分散在流体或气体中。例如，可以在烃流体接触表面之前将腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物添加到烃流体中。
可以在管路中需要腐蚀控制的点的上游点处添加所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物。可以使用机械设备(如化学注射泵、管道三通、注射配件、雾化器、毛细管等)注射所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物。
可使用脐带缆将所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物泵入石油和/或天然气管道。可以使用毛细管注入系统将所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物递送到选定的流体。
可以引入腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物的流体可以是水性介质。所述水性介质可以包括水、气体和任选的液态烃。可以引入所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物的流体可以是液态烃。
可以将所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物引入液体和几种液体的混合物中、液体和气体、液体、固体和气体。所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物可以作为水溶液或非水溶液、混合物或浆液注入气体流中。
可以使流体或气体通过包括所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物的吸收塔。
可以将所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物应用于流体或气体以提供任何选定的浓度。在实践中，所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物通常被添加到管路中，以提供所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物的有效处理剂量为约0.01ppm到约5,000ppm。可将所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物应用于流体或气体，以提供约百万分之一(ppm)到约1,000,000ppm、约百万分之一(ppm)到约100,000ppm、或约10ppm到约75,000ppm的活性物质浓度。可以将聚合物盐/组合物应用于流体以提供约100ppm到约10,000ppm、约200ppm到约8,000ppm、或约500ppm到约6,000ppm的活性物质浓度。活性物质浓度是指腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物的浓度。
可以将所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物应用于流体或气体，以在经处理的流体或气体(例如经过处理的水系统)中提供约0.1ppm、约0.5ppm、约1ppm、约2ppm、约5ppm、约10ppm、约20ppm、约100ppm、约200ppm、约500ppm或约1,000ppm的活性物质浓度。可以将所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物应用于流体或气体或水系统，以在经处理的流体、气体或水系统中提供约0.125ppm、约0.25ppm、约0.625ppm、约1ppm、约1.25ppm、约2.5ppm、约5ppm、约10ppm或约20ppm的活性物质浓度。每个水系统可以有其自己的剂量水平要求，并且足以降低微生物或生物膜的生长速度的腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物的有效剂量水平可以随所使用其的水系统而变化。
所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物可以连续、分批或组合应用。所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物的给料可以是连续的。所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物的给料可以是间歇的(例如，分批处理)，或者可以是连续的/被保持和/或间歇的。
连续处理的给料率通常为约10ppm到约500ppm，或约10ppm到约200ppm。分配处理的给料率通常为约10ppm到约400,000ppm，或约10ppm到约20,000ppm。可以将所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物作为丸剂应用于管道，从而提供所述组合物的高用量(例如20,000ppm)。
使用所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物的管路的流速可以介于约0.1英尺/秒与约1,000英尺/秒之间，或者介于约0.1英尺/秒与约50英尺/秒之间。所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物也可以用水配制，以便于加入到管路中。
水系统的表面可以是能够以任何方式接触水系统的水或水的蒸汽的任何表面。所述表面可以是用于生产、运输、储存和/或分离流体(如原油或天然气)的井筒或者设备的一部分。
更具体地说，所诉表面可以是用于燃煤过程、废水处理、农场、屠场、土地填埋、市政废水处理厂、炼焦煤处理或生物燃料处理的设备的一部分。优选地，所述表面可以是用于生产原油或天然气的设备的一部分。
所述设备可以包括管道、储存容器、井下注射管、流动管线或注射管线。
所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物可用于防止容器、加工设施或食品服务或食品加工工业中的设备的腐蚀。所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物对于用于食品包装材料和设备，尤其是用于冷或热无菌包装具有特殊价值。可以使用所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物的加工设施的实例包含乳品生产线、连续酿造系统、食品加工生产线(如可泵送的食品系统和饮料生产线)、器皿清洗机、低温器皿清洗机、餐具、洗瓶机、瓶冷却器、加温器、第三水槽清洗机、加工设备(如罐、桶、管线、泵和软管)(例如用于加工牛奶、奶酪、冰淇淋和其它乳制品的乳品加工设备)和运输车辆。所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物可用于抑制用于制造和储存软饮料材料的罐、管线、泵和其它设备中的腐蚀，也可用于饮料的装瓶或用于容器中。
所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物也可用于其它工业设备上或中，以及其它工业过程流中，如加热器、冷却塔、锅炉、脱水缸水、漂洗水、无菌包装洗涤水等。所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物可用于处理娱乐用水(例如游泳池、温泉、娱乐水槽和滑水道、喷泉等)中的表面。
所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物可用于处理在清洁和/或客房应用、食品加工设备和/或工厂应用以及洗衣应用中与清洁剂接触的金属表面。例如，清洗装置(例如用于洗涤纺织品的洗墙车)可以根据本文公开的方法进行处理。
所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物可以与低温餐具和/或器皿洗涤消毒最终漂洗剂、马桶清洁剂和洗衣漂白剂结合使用或应用。所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物可用于处理用腐蚀源清洗和/或消毒的金属表面(如器皿)。
所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物可以通过本领域技术人员公知的任何合适的方法分配。例如，可以使用喷雾型分配器。一种喷雾型分配器的作用是将水喷射到组合物的暴露表面上以溶解一部分组合物，然后立即将包含所述组合物的浓缩溶液从分配器中导出到储存容器或直接导入使用点。
可以通过间歇或连续将所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物浸入水系统的水、流体或气体中来分配所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物。所述腐蚀控制组合物或二阳离子或二阴离子化合物然后可以例如以受控或预定的速率溶解。根据本文公开的方法，所述速率可以有效地维持有效使用的溶解化合物或组合物的浓度。
本文公开的腐蚀控制组合物可包括约10wt-％到约90wt-％的载体、杀生物剂、另外的腐蚀抑制剂、另外的腐蚀控制组合物剂或其组合；约10wt-％到约90wt-％的一种或多种二阳离子或二阴离子化合物；约20wt-％到约80wt-％的载体、杀生物剂、另外的腐蚀抑制剂、另外的腐蚀控制组合物剂或其组合；约20wt-％到约80wt-％的一种或多种二阳离子或二阴离子化合物；约30wt-％到约70wt-％的载体、杀生物剂、另外的腐蚀抑制剂、另外的腐蚀控制组合物剂或其组合；约30wt-％到约70wt-％的所述一种或多种二阳离子或二阴离子化合物；约40wt-％到约60wt-％的载体、杀生物剂、另外的腐蚀抑制剂、另外的腐蚀控制组合物剂或其组合；约40到约60wt-％的一种或多种二阳离子或二阴离子化合物。
如本文所用的，术语“基本上不含”、“不含(free)”或“不含(free of)”是指完全不含组分或具有组分不影响所述组合物性能的如此少量组分的组合物。组分可以作为杂质或作为污染物存在并且应少于0.5wt％。在另一个实施例中，组分的量少于0.1wt％，并且在又另一个实施例中，组分的量少于0.01wt％。
如本文所用的，术语“重量百分比(weight percent)”、“wt-％”、“以重量计的百分比(percent by weight)”、“重量％(％by weight)”及其变体是指物质的重量除以组合物的总重量并乘以100的物质浓度。应理解，如本文所用的，“百分比”、“％”等旨在与“重量百分比”、“wt-％”等同义。
实例
在以下非限制性实例中进一步限定本发明的实施例。应当理解尽管这些实例显示本发明的某些实施例，但是它们仅仅为了举例说明。从以上讨论和这些实例，本领域中技术人员可以确定此发明的基本特性，并且可以在不偏离其精神和范围的情况下对本发明的实施例进行各种改变和修改，以使其适合各种用途和条件。因此，除了本文所述和所示的那些之外，根据以上描述对于本发明的实施例的各种修改对于本领域中技术人员将是显而易见的。这种修改旨在也落入所附权利要求的范围内。
实例1
合成包含两个季铵基团的示例性二阳离子化合物的总体方案：
通过在伯胺(1摩尔)和含有至少一个季基(至少2摩尔)的α,β-不饱和羰基化合物之间进行氮杂迈克尔加成反应合成了本文公开的含有两个季基的示例性二阳离子化合物。图2示出了用于制备公开的二阳离子表面活性剂的通用合成反应方案。
在图2中，R11是R1或R1-Z-(CH2)m-；R1是未经取代或经取代的直链或支链C1-C30烷基、环烷基、烯基或炔基；Z是NH或O；R2是H、CH3或未经取代的直链或支链C2-C10烷基、烯基或炔基；m是1到4的整数；n是1到20的整数。
图2所示的反应可以在80℃的水中进行。通过ESI-MS和/或NMR光谱法监测单体的消耗来监测所述反应的进程。通常将反应在敌草快(diquat)产品的收率达到约98％时停止。以下实例中的合成化合物是根据这一方案制备的，除了每个实例中反应物是不同的，如在每个实例中进一步详述的。
实例2
3,3'-((3,3'-(辛基氮烷二基)双(丙酰基))双(氮烷二基))双(N,N,N-三甲基丙-1-铵)氯化物(I)的合成
在本实例中，将(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵(APTAC，75％，30克，0.10摩尔)装入配备顶部搅拌器、温度探针和冷凝器的250mL三颈圆底烧瓶(RBF)。向烧瓶中加入苄基三甲基氢氧化铵(0.9克，10％，0.0005摩尔)和水(41克)。然后将辛胺(7克，99％，0.053摩尔)分批加入搅拌充分的反应混合物中。将得到的悬浮液在80℃下搅拌过夜。随着反应进行完全，悬浮液变成澄清的淡黄色溶液。将得到的(约37wt％)敌草快化合物—3,3'-((3,3'-(辛基氮烷二基)双(丙酰基))双(氮烷二基))双(N,N,N-三甲基丙-1-铵)氯化物(称为化合物I)的水溶液储存在容器中。质谱分析(+ESI-MS)证实了二阳离子化合物I的合成：计算值[M-2Cl-]2+235.73，实测值235.7241；计算值[M-Cl-]+506.42，实测值506.4182。
实例3
3,3'-((3,3'-(十二烷基氮烷二基)双(丙酰基))双(氮烷二基))双(N,N,N--三甲基丙-1-铵)氯化物(II)的合成
在本实例中，将(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵(APTAC，75％，30克，0.10摩尔)装入配备顶部搅拌器、温度探针和冷凝器的250mL RBF。向烧瓶中加入苄基三甲基氢氧化铵(0.9克，10％，0.0005摩尔)和水(63克)。然后将十二胺(10克，98％，0.053摩尔)分批加入搅拌充分的反应混合物中。将得到的悬浮液在80℃下搅拌过夜。随着反应进行完全，悬浮液变成澄清的淡黄色溶液。所得的(约31wt％)敌草快化合物—3,3'-((3,3'-(十二烷基氮烷二基)双(丙酰基))双(氮烷二基))双(N,N,N-三甲基丙-1-铵)氯化物(称为化合物II)的水溶液按原样使用。质谱分析(+ESI-MS)证实了敌草快化合物(II)的合成：计算值[M-2Cl-]2+263.76，实测值263.7554；计算值[M-Cl-]+562.48，实测值562.4806。
实例4
3,3'-((3,3'-(十六烷基氮烷二基)双(丙酰基))双(氮烷二基))双(N,N,N--三甲基丙-1-铵)氯化物(III)的合成
在本实例中，将(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵(APTAC，75％，41克，0.149摩尔)装入配备顶部搅拌器、温度探针和冷凝器的250mL三颈圆底烧瓶(RBF)。向烧瓶中加入苄基三甲基氢氧化铵(0.9克，10％，0.0005摩尔)和水(100克)。然后将十六胺(20克，90％，0.0745摩尔)分批加入搅拌充分的反应混合物中。将得到的悬浮液在80℃下搅拌过夜。随着反应进行完全，悬浮液变成澄清的淡黄色溶液。所得的(约30wt％)敌草快化合物—3,3'-((3,3'-(十六烷基氮烷二基)双(丙酰基))双(氮烷二基))双(N,N,N-三甲基丙-1-铵)氯化物(称为化合物III)的水溶液按原样使用。质谱分析(+ESI-MS)证实了敌草快化合物(III)的合成：计算值[M-2Cl-]2+291.79，实测值291.7870；计算值[M-Cl-]+618.54，实测值为618.5439。
实例5
3,3'-((3,3'-(辛基氮烷二基)双(丙酰基))双(氮烷二基))双(N,N,N-三甲基丙-1-铵)氯化物(IV)的合成
在本实例中，将(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵(APTAC，75％，40克，0.145摩尔)装入配备顶部搅拌器、温度探针和冷凝器的250mL三颈圆底烧瓶(RBF)。向烧瓶中加入苄基三甲基氢氧化铵(0.9克，10％，0.0005摩尔)和水(100克)。然后将十八胺(20克，98％，0.072摩尔)分批加入搅拌充分的反应混合物中。将得到的悬浮液在80℃下搅拌过夜。随着反应进行完全，悬浮液变成澄清的淡黄色溶液。所得的(约31wt％)敌草快化合物—3,3'-((3,3'-(辛基氮烷二基)双(丙酰基))双(氮烷二基))双(N,N,N-三甲基丙-1-铵)氯化物(称为化合物IV)的水溶液按原样使用。质谱分析(+ESI-MS)证实了敌草快化合物IV的合成：计算值[M-2Cl-]2+305.80，实测值305.8014；计算值[M-Cl-]+646.58，实测值648.5791。
实例6
3,3'-((3,3'-(十八-9-烯-1-基氮烷二基)双(丙酰基))双(氮烷二基))双(N,N,N-三甲基丙-1-铵)氯化物(V)的合成
在本实例中，将(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵(APTAC，75％，30克，0.109摩尔)装入配备顶部搅拌器、温度探针和冷凝器的250mL三颈圆底烧瓶(RBF)。向烧瓶中加入苄基三甲基氢氧化铵(0.25克，10％，0.0001摩尔)和水(70克)。然后将油胺(15克，95％，0.053摩尔)分批加入搅拌充分的反应混合物中。将得到的悬浮液在80℃下搅拌过夜。随着反应进行完全，悬浮液变成澄清的淡黄色溶液。所得的(约32wt％)敌草快化合物—3,3'-((3,3'-(十八-9-烯-1-基氮烷二基)双(丙酰基))双(氮烷二基))双(N,N,N-三甲基丙-1-铵)氯化物(称为化合物V)的水溶液按原样使用。质谱分析(+ESI-MS)证实了敌草快化合物的合成：计算值[M-2Cl-]2+304.80，实测值304.7949；计算值[M-Cl-]+644.56，实测值644.5596。
实例7
3,3'-((3,3'-((3-(十八-9-烯-1-基氨基)丙基)氮烷二基)双(丙酰基))双(氮烷二基))双(N,N,N-三甲基丙-1-铵)氯化物(VI)的合成
在本实例中，将(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵(APTAC，75％，42克，0.152摩尔)装入配备顶部搅拌器、温度探针和冷凝器的250mL三颈圆底烧瓶(RBF)。向烧瓶中加入苄基三甲基氢氧化铵(0.25克，10％，0.0001摩尔)和水(130克)。然后将N-油基丙二胺(25克，99％，0.076摩尔)分批加入搅拌充分的反应混合物中。将得到的悬浮液在80℃下搅拌过夜。随着反应进行完全，悬浮液变成澄清的淡黄色溶液。所得的(约28wt％)敌草快化合物—3,3'-((3,3'-((3-(十八-9-烯-1-基氨基)丙基)氮烷二基)双(丙酰基))双(氮烷二基))双(N,N,N-三甲基丙-1-铵)氯化物(称为化合物VI)的水溶液按原样使用。质谱分析(+ESI-MS)证实了敌草快化合物(VI)的合成：计算值[M-2Cl-]2+333.32，实测值333.3238；计算值[M-Cl-]+701.62，实测值701.6173。
实例8
表面张力测量
在室温下在跟踪器张力计(泰克利斯仪器公司(Teclis Instruments))上进行表面张力测量。制备了具有不同浓度的示例性二阳离子化合物的不同溶液，并进行了表面张力测量。对表面张力(作为示例性二阳离子化合物浓度的函数)进行了测量，并在表2中列出。
表2示例性敌草快化合物(I-VI)的表面张力测量
Figure BDA0002392241370000931
实例9
一些示例性二阳离子化合物的腐蚀控制功效
在本实例中，测试了一些示例性二阳离子化合物的防腐蚀功效。测试样品根据实例1中的反应制备，并将其列于下表3中。列出了每种化合物的前体伯胺，生产所列样品的另一种反应物是(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵。
表3用于腐蚀控制试验的示例性化合物的列表
样品ID： 化学胺(R-NH<sub>2</sub>)
1 十六胺
2 十八胺
3 油胺
4 N-油基丙二胺
5 辛胺
6 十二胺
7 考莎胺DT(CORSAMINE DT)
8 考莎胺TRT(CORSAMINE TRT)
腐蚀控制的功效通常通过腐蚀气泡电池试验测量。气泡测试模拟水和油混合很少混合或水和油根本不混合的低流量区域。测试在含有80％盐水(3％氯化钠)和20％碳氢化合物(75％LVT-200和25％二甲苯)的流体中进行。将所述流体放入釜中并用二氧化碳吹扫。将盐水放入釜中并用二氧化碳吹扫。在开始测试之前，用二氧化碳连续吹扫盐水以使盐水饱和。测试开始后，在插入电极之前一小时并在整个测试过程中，用二氧化碳覆盖测试电池，以保持饱和。在试验期间，以每分钟150转(rpm)的速度搅拌釜，以将热平衡维持在80℃。腐蚀速率通过线性极化电阻(LPR)技术测量。使用的工作电极是1018碳钢。对电极和参比电极均为哈氏合金(Hastelloy)。在测试之前，对所述电极均进行清洁和抛光。在将20ppm的每种组合物(在有机溶剂中含有2ppm的各种二阳离子化合物或其盐或对照C12-C18烷基二甲基苄基氯化铵和1％的2-巯基乙醇(2ME)作为增效剂)计量加入其各自的电池中之前收集三小时的数据。隔夜收集数据。
用于本实例的对照化合物分别是常用的苄基氯化铵季化学品和咪唑啉化学品。
图3和表3中示出了气泡测试的结果示，其中ppm是百万分之几，CI是腐蚀抑制剂，mpy是密耳/年。每种经过测试的二阳离子化合物或对照物存在0.2ppm的2-巯基乙醇(2ME)。图3显示了气泡测试期间(18小时)的腐蚀速率(单位为密尔/年)。对于空白样品，未加入2-巯基乙醇(2ME)。
表3气泡试验结果中添加二阳离子化合物或对照化合物后第15小时的腐蚀速率
Figure BDA0002392241370000941
Figure BDA0002392241370000951
对本发明如此进行了描述，将显而易见的是，可以以许多方式改变本发明。这类变化不被视为脱离本公开的精神和范围，并且所有这类修改旨在包括在所附权利要求的范围内。
以上说明书提供了对新颖化合物、其合成和用途以及包括所公开化合物的组合物、产品或制品的描述。因为可在不脱离本公开的精神和范围下进行许多实施例，所以本发明归属于权利要求书中。

Claims (84)

1.一种根据式I的化合物
Figure FDA0002392241360000011
其中：
X是NH或O；
R11是R1或R1-Z-(CH2)m-；
R1是未经取代或经取代的直链或支链C1-C30烷基、环烷基、烯基或炔基；
Z是NH或O；
R2是H、CH3或未经取代的直链或支链C2-C10烷基、烯基或炔基；
m是1到4的整数；
R3不存在或是未经取代的直链C1-C30亚烷基；
Y是-NR4R5R6 (+)或其盐；并且
R4、R5和R6独立地是C1-C10烷基。
2.根据权利要求1所述的化合物，其中X是NH。
3.根据权利要求1所述的化合物，其中X是O。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的化合物，其中R11是R1。
5.根据权利要求1到3中任一项所述的化合物，其中R11是R1-Z-(CH2)m-。
6.根据权利要求1到3中任一项所述的化合物，其中R11是R1-Z-(CH2)m-，并且Z是NH。
7.根据权利要求1到3中任一项所述的化合物，其中R11是R1-Z-(CH2)m-，并且Z是O。
8.根据权利要求1到3中任一项所述的化合物，其中R11是R1-Z-(CH2)m-，Z是NH，并且m是2。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的化合物，其中R2是H。
10.根据权利要求1到8中任一项所述的化合物，其中R2是CH3。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的化合物，其中Y是-NR4R5R6 (+)。
12.根据权利要求1到10中任一项所述的化合物，其中Y是-NR4R5R6(+)，并且R4、R5和R6独立地是CH3。
13.根据权利要求1到10中任一项所述的化合物，其中Y是-NR4R5R6(+)，R4和R5独立地是CH3，并且R6是C2-C12芳香族烷基。
14.根据权利要求1到13中任一项所述的化合物，其中Y是-NR4R5R6(+)，R4和R5独立地是CH3，并且R6是-CH2-C6H6。
15.根据权利要求1到14中任一项所述的化合物，其中Y是-NR4R5R6(+)，并且Y的抗衡离子是氯离子、溴离子、氟离子、碘离子、乙酸根、铝酸根、氰酸根、氰离子、磷酸二氢根、亚磷酸二氢根、甲酸根、碳酸根、碳酸氢根、草酸氢根、硫酸氢根、氢氧根、硝酸根、亚硝酸根、硫氰酸根或其组合。
16.根据权利要求1到18中任一项所述的化合物，其中R3是CH2。
17.根据权利要求1到18中任一项所述的化合物，其中R3是CH2CH2或C(CH3)2。
18.根据权利要求1到18中任一项所述的化合物，其中R3是未经取代的、直链和饱和C2-C10亚烷基。
19.根据权利要求1到18中任一项所述的化合物，其中R3是未经取代的、直链和不饱和C2-C10亚烷基。
20.根据权利要求1到22中任一项所述的化合物，其中R1是直链C1-C30烷基、烯基或炔基。
21.根据权利要求1到22中任一项所述的化合物，其中R1是支链C3-C30烷基、烯基或炔基。
22.根据权利要求1到22中任一项所述的化合物，其中R1是直链饱和C1-C30烷基。
23.根据权利要求1到22中任一项所述的化合物，其中R1是支链饱和C1-C30烷基。
24.根据权利要求1到22中任一项所述的化合物，其中R1是具有一个或多个双键的直链C1-C30烯基。
25.根据权利要求1到22中任一项所述的化合物，其中R1是具有一个或多个双键的支链C3-C30烯基。
26.根据权利要求1到22中任一项所述的化合物，其中R1是具有一个或多个三键的直链C2-C30炔基。
27.根据权利要求1到22中任一项所述的化合物，其中R1是具有一个或多个三键的支链C2-C30炔基。
28.根据权利要求1到30中任一项所述的化合物，其中R11是直链和饱和C2-C20烷基。
29.根据权利要求1到30中任一项所述的化合物，其中R11是具有至少一个反式双键的C2-C20烯基。
30.根据权利要求1到30中任一项所述的化合物，其中R11是具有至少一个顺式双键的C2-C20烯基。
31.根据权利要求1到30中任一项所述的化合物，其中R11是R1-NH-CH2CH2CH2基团，R1是直链饱和C2-C20烷基、反式烯基或顺式烯基。
32.根据权利要求1到34中任一项的化合物，其中R2是H，X是NH，R3是CH2CH2，并且Y是CH2-N+(CH3)3Cl-。
33.一种合成化合物的方法，其包括：
将伯胺与活化烯烃接触以生成根据权利要求1到35中任一项所述的化合物；
其中所述伯胺是R11-NH2，其中R11是R1或R1-Z-(CH2)m-；并且
其中所述活化烯烃是
Figure FDA0002392241360000041
X是NH或O；
R11是R1或R1-Z-(CH2)m-；
R1是未经取代或经取代的直链或支链C1-C30烷基、环烷基、烯基或炔基；
Z是NH或O；
R2是H、CH3或未经取代的直链或支链C2-C10烷基、烯基或炔基；
m是1到4的整数；
R3不存在或是未经取代的直链C1-C30亚烷基；
Y是-NR4R5R6(+)或其盐；并且
R4、R5和R6独立地是C1-C10烷基。
34.根据权利要求36所述的方法，其中接触步骤在反应溶剂、反应溶剂和碱性源、反应溶剂和酸或反应溶剂和催化剂存在下进行。
35.根据权利要求37所述的方法，其中所述反应溶剂是水、甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、PEG或其混合物。
36.根据权利要求37所述的方法，其中所述反应溶剂是水。
37.根据权利要求37到39中任一项所述的方法，其中接触步骤在催化剂、碱或其组合存在下进行。
38.根据权利要求37到39中任一项所述的方法，其中接触步骤在不存在催化剂、碱或酸下进行。
39.根据权利要求37到39中任一项所述的方法，其中接触步骤在碱存在下进行。
40.根据权利要求37到39中任一项所述的方法，其中接触步骤在没有碱、酸或催化剂的情况下进行。
41.根据权利要求37到40中任一项所述的方法，其中接触步骤在氢氧化物、碱金属氢氧化物、碱性金属氢氧化物、金属碳酸盐、咪唑、吡啶基碱、脒碱、胍碱或其组合存在下进行。
42.根据权利要求37到39中任一项所述的方法，其中接触步骤在苄基三甲基氢氧化铵存在下进行。
43.一种制品、产品或组合物，其包括一种或多种根据权利要求1到45中任一项所述的化合物。
44.根据权利要求46所述的制品、产品或组合物，其中所述制品、产品或组合物进一步包括载体溶剂。
45.根据权利要求46到47中任一项所述的制品、产品或组合物，其中所述制品、产品或组合物进一步包括水。
46.根据权利要求46到47中任一项所述的制品、产品或组合物，其中所述载体溶剂是水、醇、亚烷基二醇、亚烷基二醇烷基醚或其组合。
47.根据权利要求46到48中任一项所述的制品、产品或组合物，其中所述载体溶剂是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、单乙二醇、乙二醇单丁醚或其组合。
48.根据权利要求46到50中任一项所述的制品、产品或组合物，其中所述制品、产品或组合物进一步包括主要碱性源，并且是洗涤剂组合物。
49.根据权利要求51所述的制品、产品或组合物，其中所述主要碱性源是碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属硅酸盐、碱金属偏硅酸盐、烷醇胺、胺或其混合物。
50.根据权利要求51所述的制品、产品或组合物，其中所述主要碱性源是碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐或其混合物。
51.根据权利要求51所述的制品、产品或组合物，其中所述主要碱性源是碱金属碳酸盐。
52.根据权利要求51到54中任一项所述的制品、产品或组合物，其中所述制品、产品或组合物进一步包括助洗剂。
53.根据权利要求51到55中任一项所述的制品、产品或组合物，其中所述制品、产品或组合物进一步包括酶。
54.根据权利要求56所述的制品、产品或组合物，其中所述酶是蛋白酶。
55.根据权利要求51到57中任一项所述的制品、产品或组合物，其中其中所述制品、产品或组合物进一步包括螯合剂。
56.根据权利要求58所述的制品、产品或组合物，其中所述螯合剂是甲基甘氨酸二乙酸(MGDA)、谷氨酸-N,N-二乙酸(GLDA)、N-羟乙基氨基二乙酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、羟乙二胺四乙酸、二亚乙基三胺五乙酸、N-羟乙基-乙二胺三乙酸(HEDTA)、二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)、乙二胺琥珀酸(EDDS)、2-羟乙基亚氨基二乙酸(HEIDA)、亚氨基二琥珀酸(IDS)、3-羟基-2-2′-亚氨基二琥珀酸(HIDS)或其混合物。
57.根据权利要求51到59中任一项所述的制品、产品或组合物，其中所述制品、产品或组合物进一步包括一种或多种另外的洗涤剂组合物试剂。
58.根据权利要求46到60中任一项所述的制品、产品或组合物，其中所述制品、产品或组合物进一步包括表面活性剂。
59.根据权利要求60所述的制品、产品或组合物，其中所述表面活性剂是非离子、半非离子、阳离子、阴离子、两性、两性离子、孪连(Gemini)、表面活性剂或其混合物。
60.根据权利要求51到63中任一项所述的制品、产品或组合物，其中所述组合物是固体、多用途固体或多用途压制固体组合物。
61.一种用于抑制水系统中的表面腐蚀的方法，其包括：
将腐蚀控制组合物或所述腐蚀控制组合物的使用溶液提供到水系统中以产生经过处理的水系统或将其提供到所述水系统的表面上，
其中所述腐蚀控制组合物包括一种或多种根据式I、式II、式III之一的化合物和一种或多种另外的腐蚀控制组合物试剂，
Figure FDA0002392241360000071
Figure FDA0002392241360000081
其中：
X是NH或O；
R11是R1或R1-Z-(CH2)m-；
R1是未经取代或经取代的直链或支链C5-C30烷基、环烷基、烯基或炔基；
Z是NH或O；
R2是H、CH3或未经取代的直链或支链C2-C10烷基、烯基或炔基；
m是1到4的整数；
R3不存在或是未经取代的直链C1-C30亚烷基；
Y是NR4R5R6 (+)；
Y'是-COOH、-SO3H、-PO3H、-OSO3H、-OPO3H或其盐；并且
R4、R5和R6独立地是C1-C10烷基；
R2'是H、CH3，或未经取代或经取代的、直链或支链C1-C10烷基、烯基、炔基、-COOH、-CH2COOH、Y'或-(CH2)m-Y'；并且
其中所述腐蚀控制组合物缓解所述水系统中表面的腐蚀。
62.根据权利要求64所述的方法，其中X是NH。
63.根据权利要求64所述的方法，其中X是O。
64.根据权利要求64到66中任一项所述的方法，其中R11是R1，并且R1是直链C5-C30烷基、烯基或炔基。
65.根据权利要求64到67中任一项所述的方法，其中R11是R1-Z-(CH2)m-或R1-Z-(CH2)2-，Z是NH，并且R1是直链C5-C30烷基、烯基或炔基。
66.根据权利要求64到67中任一项所述的方法，其中R11是R1-Z-(CH2)m-，Z是O，并且R1是直链C5-C30烷基、烯基或炔基。
67.根据权利要求64到69中任一项所述的方法，其中R2是H或CH3。
68.根据权利要求64到70中任一项所述的方法，其中Y是-NR4R5R6(+)、N(CH3)3 +、N(CH3)2R6 +，并且其中R6是C2-C12烷基、芳基，或是-CH2-C6H6。
69.根据权利要求64到71中任一项所述的方法，其中R3是CH2、CH2CH2或C(CH3)2或未经取代的和直链C2-C10亚烷基。
70.根据权利要求64到72中任一项所述的方法，其中R11是具有至少一个反式或顺式双键的C6-C20烯基。
71.根据权利要求64到73中任一项所述的方法，其中所述腐蚀控制组合物试剂是载体，其中所述载体是水、有机溶剂或其混合物。
72.根据权利要求64到74中任一项所述的方法，其中所述腐蚀控制组合物试剂是载体和一种或多种另外的腐蚀抑制剂。
73.根据权利要求64到75中任一项所述的方法，其中所述腐蚀控制组合物试剂是杀生物剂，其中所述杀生物剂是氯、次氯酸盐、ClO2、溴、臭氧、过氧化氢、过乙酸、过硫酸盐、过氧羧酸组合物、戊二醛、二溴氮基丙酰胺、异噻唑酮、特丁津(terbutylazine)、聚合双胍、亚甲基双硫氰酸盐、四羟甲基硫酸鏻或其任意组合。
74.根据权利要求64到76中任一项所述的方法，其中所述腐蚀控制组合物试剂是酸，并且其中所述腐蚀控制组合物包括约1wt-％到约20wt-％的酸，其中所述酸是盐酸、氢氟酸、柠檬酸、甲酸、乙酸或其混合物。
75.根据权利要求64到77中任一项所述的方法，其中所述腐蚀控制组合物试剂是表面活性剂。
76.根据权利要求64到78中任一项所述的方法，其中所述腐蚀控制组合物试剂是阻垢剂、气体水合物抑制剂、pH调节剂或其任意组合。
77.根据权利要求64到79中任一项所述的方法，其中所述腐蚀控制组合物试剂是破乳剂、反相破乳剂、污垢控制剂、凝结剂/絮凝剂、乳化剂、水澄清剂、分散剂、抗氧化剂、防聚合物降解剂、渗透率调节剂、发泡剂、消泡剂、乳化剂、CO2和/或O2清除剂、胶凝剂、润滑剂、减摩剂、盐或其混合物。
78.根据权利要求64到80中任一项所述的方法，其中所述腐蚀控制组合物是液体、凝胶或包括液体/凝胶和固体的混合物。
79.根据权利要求64到81中任一项所述的方法，其中所述腐蚀控制组合物或其使用溶液的pH为约1到约11。
80.根据权利要求64到82中任一项所述的方法，其中所述腐蚀控制组合物包括约10wt-％到约80wt-％的所述化合物。
81.根据权利要求64到83中任一项所述的方法，其中所述化合物在所述经过处理的水系统中的浓度为约1ppm到约1000ppm。
82.根据权利要求64到84中任一项所述的方法，其中所述水系统包括淡水、循环水、盐水、地表水、采出水、油、烃、固体或其混合物。
83.根据权利要求64到85中任一项所述的方法，其中所述水系统是冷却水系统；锅炉水系统；石油和天然气作业中的水系统；油井、井下地层、地热井、矿物洗涤(mineralwashing)、浮选和初选、造纸、气体洗涤器、空气洗涤器、冶金工业中的连铸工艺、空调和制冷、水回收、水净化、膜过滤、食品加工、澄清器、市政污水处理、市政水处理中的水系统或饮用水系统。
84.一种腐蚀控制组合物，其包括一种或多种根据式I、式II和式III之一的化合物和一种或多种另外的腐蚀控制组合物试剂，
Figure FDA0002392241360000111
其中：
X是NH或O；
R11是R1或R1-Z-(CH2)m-；
R1是未经取代或经取代的直链或支链C5-C30烷基、环烷基、烯基或炔基；
Z是NH或O；
R2是H、CH3或未经取代的直链或支链C2-C10烷基、烯基或炔基；
m是1到4的整数；
R3不存在或是未经取代的直链C1-C30亚烷基；
Y是NR4R5R6 (+)；
Y'是-COOH、-SO3H、-PO3H、-OSO3H、-OPO3H或其盐；
R4、R5和R6独立地是C1-C10烷基；
R2'是H、CH3，或未经取代或经取代的、直链或支链C1-C10烷基、烯基、炔基、-COOH、-CH2COOH、Y'或-(CH2)m-Y'；并且
其中所述腐蚀控制组合物缓解所述水系统中表面的腐蚀。
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