CN113840945B

CN113840945B - 衍生自多胺的带多个电荷的阳离子化合物及其组合物用于水系统中的腐蚀抑制的用途

Info

Publication number: CN113840945B
Application number: CN201980096169.2A
Authority: CN
Inventors: A·达万; J·莫洛尼; C·M·希尔弗耐尔
Original assignee: Ecolab USA Inc
Current assignee: Ecolab USA Inc
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2023-09-26
Anticipated expiration: 2039-08-29
Also published as: WO2020214196A1; US11639553B2; US20200332423A1; EP3956496A1; AU2023202561A1; US11359291B2; CA3136427C; AU2019441168A1; US20220154349A1; CN113840945A; CA3136427A1; AU2019441168B2

Abstract

本文公开了使用腐蚀控制组合物中的一种或多种带多个电荷的阳离子化合物以减少水系统中金属表面的腐蚀的方法。带多个电荷的阳离子化合物通过与环氧化物的开环反应或以下两个反应衍生自聚胺：与具有阳离子基团的活化烯烃的氮杂‑迈克尔加成和与环氧化物的开环反应。发现所述公开的方法或组合物比包括水系统通常使用的腐蚀抑制剂或组合物更有效。

Description

衍生自多胺的带多个电荷的阳离子化合物及其组合物用于水系统中的腐蚀抑制的用途

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119要求于2019年4月16日提交的临时申请序列第62/834,627号的优先权，其通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开大体上涉及使用一种或多种衍生自多胺的带多个电荷的化合物在水系统中，尤其是上游油气生产流体中进行腐蚀控制的领域。特别地，本公开内容涉及在水系统中，特别是在用于油气作业的水系统中使用包含一种或多种改性多胺的腐蚀控制组合物，所述改性多胺包含一个或多个非离子基团或两者均附接到其氮原子的阳离子和非离子基团。本文公开的方法和腐蚀控制组合物有效地防止水系统中的腐蚀。

背景技术

水系统，包括油气作业中的工业用水系统，用于许多不同的目的。任何水系统，包括其设备和水，都易于受到微生物污染和结垢。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。

常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。作为示例，通常将腐蚀抑制剂添加到上游的石油和天然气生产流体中，以保护碳钢管道和基础设施免受腐蚀。季铵化合物作为用于水系统的腐蚀抑制剂和结垢控制剂已经使用多年。

季铵化合物属于表面活性剂的重要子类别，因为它们具有独特的特性。季铵化合物与其它表面活性剂之间的主要区别在于其独特的结构。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与生物膜的表面或不同组分之间发挥着关键作用，例如静电相互作用。

然而，用于此类目的的季铵化合物通常为双季铵物种或已知非常危险的用苄基氯季铵化的物种。此外，政府规定将任何含有单一季化合物的水释放到环境中。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控制更加有效和高效的方法和腐蚀控制组合物。

根据以下结合本文中陈述的权利要求的说明书，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。具体而言，所公开的用于水系统中金属表面的腐蚀控制的方法和组合物使用一种或多种带多个电荷的阳离子化合物，所述阳离子化合物在不同大小的单个分子内包含一个或多个非离子基团或一个或多个带正电荷的基团和非离子基团。所公开化合物衍生自水溶性多胺或聚乙烯亚胺。

本文公开的包含一个或多个非离子基团或一个或多个带正电荷的基团和一个或多个非离子基团的示例性带多个电荷的阳离子化合物显示出它们对控制金属表面腐蚀的有效性。在与本文同时提交的相关申请中，美国专利申请第____/____,_____号根据35USC§119要求于2018年8月29日提交，名称为“MULTIPLE CHARGED IONIC COMPOUNDSDERIVEDFROM POLYAMINES AND COMPOSITIONS THEREOF AND METHODS OF PREPARATION THEREOF”的临时申请62/724,357的优先权，其中描述了一些包含多个带正电荷的基团和一个或多个非离子基团的带多个电荷的阳离子化合物的制备，并且这些申请的全部内容通过引用整体并入本文。

一方面，本文公开了一种用于控制水系统中腐蚀的方法，其中该方法包括将腐蚀控制组合物或腐蚀控制组合物的使用溶液提供到水系统中以生成处理过的水系统或提供到水系统的金属表面上，其中腐蚀控制组合物包含一种或多种带多个电荷的阳离子化合物；其中带多个电荷的阳离子化合物是由多胺通过其与环氧化物或活化烯烃和环氧化物反应衍生的，其中活化烯烃具有下式；

其中X为NH或O；R²为H、CH₃或未取代的直链或支链C₂-C₁₀烷基、烯基或炔基；R³不存在或是未取代的直链或支链C₁-C₃₀亚烷基；Y为-NR₄R₅R₆ ⁽⁺⁾，并且R⁴、R⁵和R⁶独立地为C₁-C₁₀烷基；其中该环氧化物具有下式；

其中R⁷为H或烷基；R⁸为烷基或-(CH₂)_k-O-烷基，其中k是1-30的整数；其中多胺与活化烯烃发生氮杂迈克尔加成反应，多胺与环氧化物发生开环反应；其中该化合物具有来自活化烯烃的1、2、3或更多个正电荷和来自环氧化物的至少一个非离子基团或具有来自环氧化物的至少一个非离子基团；并且其中腐蚀控制组合物减少水系统中金属表面的腐蚀。

在一些实施例中，一种带多个电荷的化合物，其具有以下通式之一：NA₂-[R¹⁰']_n-NA₂、(RNA)_n-RNA₂、NA₂-(RNA)_n-RNA₂或NA₂-(RN(R'))_n-RNA₂，其中R¹⁰'为未取代或取代的直链或支链C₂-C₁₀亚烷基或其组合；R为-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、未取代或取代的直链或支链C₄-C₁₀亚烷基或其组合；R'为-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、未取代或取代的直链或支链C₄-C₁₀烷基、RNA₂、RNARNA₂或RN(RNA₂)₂；n可以为2到1,000,000；A是质子、或A是质子或/>

其中X为NH或O；R²为H、CH₃或未经取代的直链或支链C₂-C₁₀烷基、烯基或炔基基团；R³不存在或为未经取代的直链或支链C₁-C₃₀亚烷基基团；Y为-NR₄R₅R₆ ⁽⁺⁾；R⁴、R⁵和R⁶独立地为C₁-C₁₀烷基基团；R⁷为H或烷基；并且R⁸为烷基或-(CH₂)_k-O-烷基，其中k为1至30的整数；其中该化合物为具有1、2、3或更多个基团和至少一个/>基团，或者具有至少一个/>基团的带多个电荷的阳离子化合物。

在另一方面，本文公开的是用于水系统的腐蚀控制组合物，其中该组合物减轻水系统中金属表面的腐蚀并且包含一种或多种本文公开的带多个电荷的阳离子化合物和一种或多种腐蚀控制组合物剂。

本文公开的腐蚀控制组合物和方法具有惊人的优势，不仅可以防止水系统中金属表面的腐蚀，还可以防止微生物/生物膜生长，从而总体减少化学品使用、成本和操作水系统的操作复杂性。在一些实施例中，本文公开的腐蚀控制组合物或方法不含其他腐蚀抑制剂和/或结垢控制剂。

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，并且不是以任何方式进行限制。

附图说明

图1示出了首先通过线性聚乙烯亚胺与环氧化物之间的开环反应，以及然后与活化烯烃(α,β-不饱和羰基化合物)的氮杂-迈克尔加成反应来产生带多个电荷的阳离子化合物的示例性通用反应方案。

图2示出了首先通过线性聚乙烯亚胺与α,β-不饱和羰基化合物之间的氮杂-迈克尔加成反应，以及然后与环氧化物的开环反应来产生带多个电荷的阳离子化合物的示例性替代性通用反应方案。

图3示出了通过使支化聚乙烯亚胺分别通过开环反应和氮杂-迈克尔加成反应与环氧化物和α,β-不饱和羰基化合物两者反应来产生带多个电荷的阳离子化合物的示例性通用反应方案。

图4示出了通过使线性聚乙烯亚胺分别通过开环反应和氮杂-迈克尔加成反应与环氧化物和α,β-不饱和羰基化合物两者反应来产生带多个电荷的阳离子化合物的通用反应方案。

图5示出了气泡测试期间(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)。

将参考附图对本公开的各种实施例进行详细描述，其中贯穿若干个视图，相同的附图标记表示相同的部分。对各种实施例的引用不限制本公开的范围。本文所表示的图式并不为对根据本公开的各种实施例的限制，而是为了示范性绘示本公开而呈现的。

具体实施方式

在以下具体实施方式中，可以参考形成本文一部分的附图、方案和结构。在附图中，类似的符号通常标识类似的组分，除非上下文另外指示。在具体实施方式、附图和权利要求中描述的说明性实施例并不意味着限制。在不脱离这里所呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其它实施例并且可以作出其它改变。

下文描述各种实施例。应当注意，具体的实施例并不旨在作为详尽的描述或作为对本文所论述的更广泛方面的限制。结合特定实施例描述的一个方面未必限于所述实施例，并且可以用任何其它实施例来实践。

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。更特别地，在本文公开的腐蚀控制组合物或方法中使用一种或多种包含多个正电荷和一个或多个非离子基团的带多个电荷的阳离子化合物。这些特定的带多个电荷的阳离子化合物可以衍生自各种多胺。

本公开的实施例不限于可以变化并且被本领域技术人员理解的特定组合物和使用方法。进一步应当理解，本文使用的所有术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在以任何方式或范围进行限制。例如，除非内容另外明确指出，否则如本说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式“一个(a)”、“一种(an)”以及“所述(the)”可以包含复数指示物。此外，所有单位、前缀和符号均可以以其SI接受的形式表示。

在本说明书内叙述的数值范围包括在所定义的范围内的数值。贯穿本公开，可以以范围格式呈现本公开的各个方面。应当理解，采用范围格式的描述仅仅是为了方便和简洁起见，并且不应当解释为是对本公开的范围的固定限制。因此，对范围的描述应被视为已经具体地公开了所述范围内的所有可能的子范围以及单独数值(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公开，首先定义了某些术语。除非另外定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本公开的实施例所涉及的本领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。可以在无需过分的实验的情况下在本公开的实施例的实践中使用许多与本文所述的方法和材料类似的、修改的或等效的方法和材料，本文描述了优选的材料和方法。在描述和要求本公开的实施例时，将根据下面所列出的定义使用以下术语。

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，权利要求均包括量的等效物。

如本文所使用的，“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))。取代的基团还包括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(包括双键或三键)的基团。因此，除非另外说明，否则经取代的基团被一个或多个取代基取代。经取代的基团可以被1、2、3、4、5或6个取代基取代。

经取代的环基团包括其中到氢原子的键被到碳原子的键置换的环和环系统。因此，取代的环烷基、芳基、杂环基和杂芳基也可被本文所定义的取代或未取代的烷基、烯基和炔基取代。

如本文所使用的，术语“烷基(alkyl/alkyl groups)”是指具有一个或多个碳原子的饱和烃，包括直链烷基(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”包括“未取代的烷基”和“取代的烷基”两者。如本文所使用的，术语“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。此类取代基可以包括例如烯基、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(包括烷基氨基、二烷基氨基、芳基氨基、二芳基氨基及烷基芳基氨基)、酰胺基(包括烷基羰基氨基、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(包括杂芳香族)基团。

在一些实施例中，取代的烷基可以包含杂环基。如本文所用，术语“杂环基团”包括与其中环上碳原子中的一个或多个为非碳元素，例如氮、硫或氧的碳环基团类似的闭环结构。杂环基团可以是饱和或不饱和的。示例性杂环基团包括但不限于氮丙啶、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。

烯基基团或烯烃是具有2个至约30个碳原子的直链、支链或环状烷基基团，并且还包括至少一个双键。在一些实施例中，烯基基团具有2个到约30个碳原子，或者通常具有2个到10个碳原子。烯基基团可以是经取代的或未经取代的。对于烯基基团中的双键，所述双键的构型可以是反式或顺式构型。烯基基团可以与烷基基团类似地取代。

炔基基团是具有两个至约30个碳原子的直链、支链或环状烷基基团，并且还包括至少一个三键。在一些实施例中，炔基基团具有2个到约30个碳原子，或者通常具有2个到10个碳原子。炔基基团可以是经取代的或未经取代的。炔基基团可以与烷基基团或烯基基团类似地取代。

如本文所用，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、环烷基或烯基基团的二价基团，例如-CH₂CH₂CH₂-。对于亚烷基、亚环烷基、亚炔基和亚烯基基团，不暗示连接基团的取向。

如本文所用，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，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，术语“胺”也是指独立化合物。当胺为化合物时，其可以由R^32’NR^33’R^34’基团的式来表示，其中R^32’、R^33’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，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，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。

如本文所使用的，术语“溶剂”是指任何无机或有机溶剂。溶剂在公开的方法或制品、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、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。

二醇醚包括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。

碱度源或碱

公开的制备方法和组合物可以包含使用有效量的碱度源或碱作为催化剂或成分。碱度源或碱进而包括一种或多种碱性化合物。碱度源可以以其固体、液体或溶液的形式添加到反应混合物中。

通常，碱度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，可以认为是温和的碱性，并且当pH大于约12时，所述溶液可以被认为是苛性的。

碱度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的比率为2.4到5:1，M表示碱金属)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。碱度源还可以包含金属硼酸盐，如硼酸钠或硼酸钾等。

碱度源还可以包含乙醇胺、硫酸脲、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：

其中，R表示长烷基链，R'、R”和R”'可以是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，制备方法不含碱度源，因为反应物含有伯胺或伯胺基团来催化反应。在一些实施例中，本文所公开的组合物不含碱度源。

多胺

多胺可以具有但不限于通式NH₂-[R¹⁰']_n-NH₂、(RNH)_n-RNH₂、H₂N-(RNH)_n-RNH₂或H₂N-(RN(R'))_n-RNH₂，其中R^10’是未取代或取代的直链或支链C₂-C₁₀亚烷基或其组合；R是-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、未取代或取代的直链或支链C₄-C₁₀亚烷基或其组合；R'是-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、未取代或取代的直链或支链C₄-C₁₀烷基、RNH₂、RNHRNH₂或RN(RNH₂)₂；并且n可以为2到1,000,000。多胺中的单体，例如R或R'基团，可以相同或不同。在本公开中，多胺是指当n为1到9时的小分子多胺和当n为10到1,000,000时的聚合多胺两者。

小分子多胺包含但不限于乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺、六亚乙基七胺和三(2-氨乙基)胺。

其它可能的多胺包含亨斯迈公司(Huntsman)的单胺、二胺和三胺。这些高度通用的产物含有附接到聚醚主链末端的伯氨基基团，所述聚醚主链通常基于环氧丙烷(PO)、环氧乙烷(EO)或这两种氧化物的混合物。/>胺包括基于核心聚醚主链结构由单胺、二胺和三胺组成的聚醚胺家族。/>胺还包括高转化率和聚四亚甲基二醇(PTMEG)基聚醚胺。这些/>胺的平均分子量(M_w)为约130到约4,000。

本公开中使用的多胺可以是多胺衍生物或改性多胺，其中多胺中的NH质子中的一个或多个但不是全部被未经取代或经取代的基团取代。例如，可以使用含有连接到氮原子的一个或多个烷基的烷基多胺来产生本文所公开的多重电荷阳离子多胺。在这些PEI衍生物中，仅一些伯NH₂或仲NH质子被其它非质子基团置换，并且其余NH₂或NH质子仍可以通过氮杂-迈克尔加成反应与迈克尔受体，如含有亲水(离子)基团的活化烯烃反应。

一类聚合多胺包含聚乙烯亚胺(PEI)及其衍生物。聚乙烯亚胺(PEI)或聚氮丙啶是具有CH₂CH₂NH的重复单元的聚合物，并且其通用调配物为NH₂(CH₂CH₂NH)_n-CH₂CH₂NH₂，其中n可以为2到10⁵。PEI中的重复单体的分子量(M_w)为43.07，并且氮碳比为1:2。

PEI衍生物包括乙氧基化/丙基化PEI、聚季铵型PEI、聚甘油季铵型PEI，以及其它PEI衍生物、盐，或其混合物。包含改性聚乙烯亚胺的聚乙烯亚胺的摩尔质量可以为约800g/mol到约2,000,000g/mol不等。例如，HP20是烷氧基化PEI产品。在这些PEI衍生物中，只有一些伯NH₂或仲NH质子被官能团置换，并且剩余的NH₂或NH质子仍可以与迈克尔受体反应，例如，含有亲水(离子)基团的活化烯烃或α,β-不饱和化合物。

PEI及其衍生物可以是线性、支化或树突状。与含有伯、仲和叔氨基基团的支化PEI相反，线性聚乙烯亚胺含有所有仲胺。完全支化的树枝状形式也存在并且含有伯和叔氨基基团。

未改性的线性、支化和树枝状PEI的图如下所示。

线性PEI

示例性支化PEI

完全支化PEI

PEI衍生物通常通过用不同的基团取代氮原子上的质子来获得。一种这样的PEI衍生物是乙氧基化和丙氧基化PEI，其中聚乙烯亚胺用环氧乙烷(EO)和/或环氧丙烷(PO)侧链衍生。PEI的乙氧基化可以增加PEI的溶解度。

PEI以工业规模生产。可获得各种商业聚乙烯亚胺，包含例如以商品名称(BASF)销售的那些，包含例如/>FG、/>G、/>PR 8515、/>WF、G 20/35/100、/>HF、/>P、/>PS、/>PO 100、/>PN 50/60和/>SK。这些PEI的平均分子量(M_w)分别为约800、约1,300、约2,000、约5,000、约25,000、约1,300/2,000/5,000、约25,000、约750,000、约750,000、约1,000,000和约2,000,000。

聚合物的分子量的两个常用平均值是数均分子量(M_n)和重均分子量(M_w)。多分散指数(D)表示聚合物的分子量分布。Mn＝(∑n_iM_i)/∑n_i、M_w＝(∑n_iM_i ²)/∑n_iM_i，以及D＝M_w/M_n，其中指数i表示存在于样品中的不同分子量的数目，并且n_i是摩尔质量为M_i的摩尔总数。对于聚合物，M_n和M_w通常是不同的。例如，PEI化合物可以具有由GPC测得的约10,000的M_n，以及由LS测得的约25,000的M_w。

光散射(LS)可以用于测量聚合物样品的M_w。另一种测量样品或产物分子量的简单方法是凝胶渗透色谱法(GPC)。GPC是一种分析技术，可以按尺寸将聚合物中的分子分开，并且提供材料的分子量分布。GPC有时也称为尺寸排阻色谱法(SEC)。该技术通常用于分析聚合物的M_n和M_w。

这些可商购的和示范性的聚乙烯亚胺可溶于水，并且可以以水溶液或甲氧基丙醇(如PO 100)中提供的无水聚乙烯亚胺和/或改性聚乙烯亚胺的形式获得。

PEI及其衍生物发现了许多通常衍生自其聚阳离子特性的应用。因为存在胺基团，所以PEI可以用酸质子化以从周围介质形成PEI盐，从而获得根据pH部分地或完全地离子化的产物。例如，约73％的PEI在pH为2时被质子化，约50％的PEI在pH为4时被质子化，约33％的PEI在pH为5时被质子化，约25％的PEI在pH为8时被质子化，并且约4％的PEI在pH为10时被质子化。通常，PEI可以以其带或不带水的质子化或未质子化形式购买。商用PEI在pH为13时具有约16至17meq/g(毫当量每克)的电荷(阳离子)密度。

每个质子化氮中心的抗衡离子与中和过程中获得的酸的阴离子平衡。质子化PEI盐的实例包括但不限于PEI-盐酸盐、PEI-硫酸盐、PEI-硝酸盐、PEI-乙酸盐PEI脂肪酸盐等。事实上，任何酸都可以用于使PEI质子化，从而形成相应的PEI盐化合物。

可用于本公开的合适的聚乙烯亚胺可以含有伯胺、仲胺和叔胺取代基的混合物或不同平均分子量的混合物。伯胺、仲胺和叔胺取代基的混合物可以是任何比例，包括例如约1:1:1至约1:2:1的比例，其中每3至3.5个氮原子沿链段支化。替代性地，合适的聚乙烯亚胺化合物可以主要是伯胺、仲胺或叔胺取代基中的一个。

可用于制备本文中公开的带多个电荷的阳离子化合物的多胺可以具有宽范围的平均分子量。通过选择不同的起始小分子多胺、聚合PEI或其混合物，可以生产具有其特征平均分子量的不同的带多个电荷的阳离子化合物。通过控制多胺或PEI的尺寸和α,β-不饱和化合物和环氧化物的改性程度，人们可以生产具有类似平均分子量和多个阳离子电荷的带多个电荷的阳离子化合物。由于这种特性，人们可以生产和使用不同的带多个电荷的阳离子化合物用于使用未改性多胺或PEI的更宽范围的应用。

具体地，可以用于制备此处所公开的改性多胺的多胺的平均分子量(M_w)为约60-200、约100-400、约100-600、约600-5,000、约600-800、约800-2,000、约800-5,000、约100-2,000,000、约100-25,000、约600-25,000、约800-25,000、约600-750,000、约800-750,000、约25,000-750,000、约750,000-2,000,000、约100、约200、约300、约400、约500、约600、约700、约800、约1,000、约1,500、约2,000、约3,000、约5,000、约8,000、约10,000、约15,000、约20,000、约50,000、约100,000、约250,000、约500,000、约1,000,000、约2,000,000或其间的任何值。

氮杂-迈克尔加成反应和环氧化物的开环反应

本文所公开的带多个电荷的阳离子化合物衍生自多胺与迈克尔受体(如活化烯烃)之间的氮杂-迈克尔加成反应以及衍生自多胺与环氧化物之间的开环反应。氮杂迈克尔加成反应和开环反应可以顺序地或同时地发生。在一些实施例中，氮杂-迈克尔加成反应的反应产物进一步由环氧化物的开环反应衍生。可替代地，本文所公开的带多个电荷的阳离子化合物衍生自多胺与环氧化物之间的开环反应，并且所述开环反应的产物然后通过产物之间的氮杂-迈克尔加成反应与迈克尔受体，如活化烯烃或含有亲水(离子)基团的α,β-不饱和羰基化合物反应。

脂肪胺基团在与靠近吸电子基团(如羰基、氰基或硝基基团)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(如羰基基团)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”，并且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括但不限于胺、硫醇、膦、碳负离子和醇盐。迈克尔受体的实例包括但不限于丙烯酸酯、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，“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经取代的烯烃。活化烯烃的实例包括但不限于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。

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。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多胺，所以多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括脒基和胍基。

反应中溶剂和/或稀释剂的使用是任选的。当使用溶剂时，各种非酸性溶剂是合适的，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)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。

通常，所述反应可以在广泛温度范围内的温度下进行。反应温度的范围可以为约0℃到约150℃，更优选地约50℃到约80℃。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。

本文所公开的化合物合成的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为约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。

环氧化物与胺的开环反应在现有技术中也是已知的。开环反应可以在约-20℃到约200℃的温度下和在催化剂、碱或酸存在的情况下进行。在一些实施例中，开环反应在没有催化剂、碱或酸的情况下进行。在一些其它实施例中，开环反应在约100℃至约150℃的温度下进行；氮杂迈克尔加成反应在不同的温度下进行；在不同的催化剂、碱或酸存在的情况下。

当在上述温度下将一摩尔的多胺和特定摩尔(两摩尔或更多摩尔)的活化烯烃、环氧化物和两者混合在一起足够长的时间时，可以完成用于合成所公开化合物的氮杂迈克尔加成反应和开环反应。

发现环氧化物的氮杂-迈克尔加成反应和开环反应可以用于合成所公开的化合物，而不必使用高于200℃的较高温度和高于正常大气压力的较高压力以及具有高产率(大于98％)。

腐蚀控制组合物中另外的腐蚀控制组合物剂

除了一种或多种衍生自多胺的带多个电荷的阳离子化合物之外，本公开中的腐蚀控制组合物包含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酸、过氧羧酸、过氧羧酸组合物、载体、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)或其它适合与腐蚀控制组合物一起配制的添加剂，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其预期用途而变化。

替代性地，所述腐蚀控制组合物不含有或不含所述特定另外的腐蚀控制组合物剂中的一种或多种。

当一种或多种另外的腐蚀控制组合物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一种或多种带多个电荷的的阳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控的制剂，并供应到水系统。换句话说，另外的腐蚀控制组合物剂可独立地、同时地或顺序地提供到水系统中。

酸类

通常，本公开中使用的酸包括有机酸和无机酸。有机酸包括但不限于羟基乙酸(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。有机酸还包括二羧酸，例如草酸、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。无机酸包括但不限于矿物酸，例如磷酸、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，或与其它无机酸组合使用，或者与一种或多种有机酸组合使用。可以使用酸生成剂来形成合适的酸，包括例如诸如氟化钾、氟化钠、氟化锂、氟化铵、氟化氢铵、氟化硅钠等的生成剂。

本文中公开的方法或组合物中特别合适的酸的实例包括无机酸和有机酸。示例性无机酸包括磷酸、膦酸、硫酸、氨基磺酸、甲基硫酸、盐酸、氢溴酸、氢氟酸和硝酸。示例性有机酸包括羟基乙酸(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，例如草酸、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

本文中公开的制品、产品或组合物中可以包括过氧羧酸(即过酸)或过氧羧酸组合物。如本文所用，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括在本文所用的术语“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基团的氢被羟基基团置换的酸。氧化过酸在本文中也可以称为过氧羧酸。

过酸包括式R--(COOOH)_n的任何化合物，其中R可以是氢、烷基、烯基、炔基、酰基、脂环基团、芳基、杂芳基或杂环基团，并且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包括氢、烷基或烯基。术语“烷基”、“烯基”、“炔基”、“酰基”、“脂环基团”、“芳基”、“杂芳基”和“杂环基团”如本文所定义。

如本文所用，过氧羧酸组合物是指包含一种或多种过酸、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括稳定剂、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，其是指包括一种以上过羧酸或过氧羧酸的组合物或混合物。也可以使用诸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，本文中公开的制品、产品或组合物不含过氧羧酸或过氧羧酸组合物。

杀生物剂和载体

在一些实施例中，本文中公开的腐蚀控制组合物还包括杀生物剂。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，本文中公开的方法或腐蚀控制组合物可以由一种或多种带多个电荷的阳离子化合物和载体组成。在一些实施例中，本文中公开的腐蚀控制组合物由一种或多种带多个电荷的阳离子化合物、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。氧化杀生物剂包括但不限于漂白剂、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括例如次氯酸钠、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。

基于组合物的总重量，组合物可包含约0.1wt-％至约10wt-％、约0.5wt-％至约5wt-％或约0.5wt-％至约4wt-％的杀生物剂。

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括但不限于甲醇、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、重芳香族石脑油、环己酮、二异丁基酮、乙醚、碳酸丙二酯、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90wt-％或其之间的任何值的一种或多种载体。

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可以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可以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，本文中公开的腐蚀控制组合物可以由一种或多种带多个电荷的阳离子化合物、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，本文中公开的腐蚀控制组合物由一种或多种带多个电荷的阳离子化合物、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。基于组合物的总重量，本文中公开的组合物可以包含0wt-％至10wt-％的一种或多种另外的腐蚀抑制剂。基于组合物的总重量，所述组合物可包含约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-％的一种或多种另外的腐蚀抑制剂。每个水系统可以对使用腐蚀抑制剂有其自身的要求，并且组合物中的一种或多种另外的腐蚀抑制剂的重量百分比可以随使用其的水系统而变化。

可能仍需要另外的腐蚀抑制剂来进一步减少水系统中的金属腐蚀。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：

其中R^10a为C₁-C₂₀烷基或C₁-C₂₀烷氧基烷基基团；R^11a为氢、C₁-C₆烷基、C₁-C₆羟烷基或C₁-C₆芳基烷基；并且R^12a和R^13a独立地为氢或C₁-C₆烷基基团。优选地，咪唑啉包括R^10a，其是通常存在于妥尔油脂肪酸(TOFA)中的烷基混合物，并且R^11a、R^12a和R^13a各自为氢。

所述一种或多种附加的腐蚀抑制剂可以是式(2A)的咪唑啉化合物：

其中R^10a为C₁-C₂₀烷基或C₁-C₂₀烷氧基烷基基团；R^11a和R^14a独立地为氢、C₁-C₆烷基、C₁-C₆羟烷基或C₁-C₆芳基烷基；R^12a和R^13a独立地为氢或C₁-C₆烷基基团；并且X^-为卤化物(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，咪唑啉化合物包括1-苄基-1-(2-羟乙基)-2-妥尔油-2-咪唑啉氯化物。

所述一种或多种附加的腐蚀抑制剂可以是具有式(3A)的双季铵化化合物：

其中R^1a和R^2a各自独立地是具有1到约29个碳原子的未取代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；R^3a和R^4a各自独立地是未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，是H、-COOH、-SO₃H、-PO₃H、-COOR^5a、-CONH₂、-CONHR^5a或--CON(R^5a)₂；R^5a各自独立地是具有1到约10个碳原子的支链或无支链烷基、芳基、烷基芳基、烷基杂芳基、环烷基或杂芳基；n是0或1，并且其中n是0，L₂不存在或是H；x为1到约10；并且y为1到约5。优选地，R^1a和R^2a各自独立地是C₆-C₂₂烷基、C₈-C₂₀烷基、C₁₂-C₁₈烷基、C₁₆-C₁₈烷基或其组合；R^3a和R^4a是C₁-C₁₀亚烷基、C₂-C₈亚烷基、C₂-C₆亚烷基或C₂-C₃亚烷基；n是0或1；x是2；y是1；R₃和R₄是-C₂H₂-；L₁是-COOH、-SO₃H或-PO₃H；并且L₂不存在，是H、-COOH、-SO₃H或-PO₃H。举例来说，R^1a和R^2a可以衍生自妥尔油脂肪酸的混合物，并且主要是C₁₇H₃₃和C₁₇H₃₁的混合物，或者可以是C₁₆-C₁₈烷基；R^3a和R^4a可以是C₂-C₃亚烷基，例如-C₂H₂-；n为1，并且L₂是-COOH，或者n是0，并且L₂不存在或是H；x是2；y是1；R^3a和R^4a是-C₂H₂-；并且L₁是-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R^1a和R^2a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；R^4a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R^1a和R^2a各自独立地为C₁₆-C₁₈烷基；并且R^4a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：

其中R^1a、R^2a和R^3a独立地为C₁到C₂₀烷基，R^4a为甲基或苄基，并且X^-为卤化物或甲硫酸根。

合适的烷基、羟烷基、烷芳基、芳烷基或芳基季胺盐包含式[N⁺R^5aR^6aR^7aR^8a][X^-]的那些烷芳基、芳烷基和芳基季胺盐，其中R^5a、R^6a、R^7a和R^8a含有一到18个碳原子，X是Cl、Br或I。对于季铵盐，R^5a、R^6a、R^7a和R^8a可以各自独立地是烷基(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⁺R^5aR^6aR^7aR^8a][X^-]的盐，其中R^5a、R^6a、R^7a和R^8a含有一到18个碳原子和至少一个芳基，并且X是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，其中烷基基团具有约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：

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其中R^9a为烷基基团、芳基基团或芳烷基基团，其中所述烷基基团具有1至约18个碳原子，并且X^-为卤化物，如氯化物、溴化物或碘化物。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，优选地其中烷基为C₁-C₆烃基基团。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团，从而产生更广泛分布的烷基磷酸酯。

替代性地，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地包括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饱和和不饱和的脂肪酸以及通过聚合此类脂肪酸中的一种或多种获得的二聚物、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。

另一方面，在一些实施例中，所公开的腐蚀控制组合物不含任何腐蚀抑制剂，除了本文公开的一种或多种带多个电荷的阳离子化合物，因为所公开的带多个电荷的阳离子化合物可同时用作腐蚀抑制剂和结垢控制剂。

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，因此不会结块。于所述组合物的总重量，所述组合物可包含约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。这些聚合物可以包括丙烯酸、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括木质素或木质素衍生物，如木质素磺酸盐和萘磺酸以及衍生物。

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。此类化合物用作组合物中的增效剂。按组合物的总重量计，有机硫化合物可以构成组合物的约0.5wt-％到约15wt-％，优选地约1wt-％到约10wt-％，并且更优选地约1wt-％到约5wt-％。有机硫化合物可以构成组合物的约1wt-％、约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-％。

有机硫化合物通常用作增效剂。在一些实施例中，所述腐蚀控制组合物包含约1wt-％到约20wt-％的有机硫化合物。在一些其他实施例中，所述腐蚀控制组合物包含约1wt-％到约5wt-％的有机硫化合物。

在一些实施例中，所公开的腐蚀控制组合物包含约1重量％至约5重量％的有机硫化合物、约10重量％至约20重量％的另外的腐蚀抑制剂和约10重量％至约20重量％的带多个电荷的阳离子化合物。在一些其他实施例中，腐蚀控制组合物包含约1重量％至约5重量％的有机硫化合物；约10重量％至约20重量％的另外的腐蚀抑制剂；以及约10重量％至约20重量％的带多个电荷的阳离子化合物。

在一些实施例中，腐蚀控制组合物包含约1重量％至约5重量％的有机硫化合物；约10重量％至约20重量％的咪唑啉；和约10重量％至约20重量％的一种或多种带多个电荷的阳离子化合物。在一些其他实施例中，腐蚀控制组合物包含约1重量％至约5重量％的有机硫化合物；约10重量％至约20重量％的季铵化合物(例如，季铵化的烷基吡啶、喹啉、烷基二甲胺等)；以及约10重量％至约20重量％的带多个电荷的阳离子化合物。在一些其他实施例中，腐蚀控制组合物包含约1重量％至约5重量％的有机硫化合物；约10重量％至约20重量％的磷酸酯；以及约10重量％至约20重量％的带多个电荷的阳离子化合物。

所述腐蚀控制组合物可以进一步包括去乳化剂。优选地，所述脱乳化剂包括氧化烷基聚合物，如聚亚烷基二醇。按组合物的总重量计，脱乳化剂可以构成组合物的约0.1wt-％到约10wt-％、约0.5wt-％到约5wt.％或约0.5wt-％到约4wt-％。脱乳化剂可以构成组合物的约0.5wt-％、约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。合适的防蜡剂包括但不限于石蜡晶体调节剂和分散剂/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、支化聚乙烯、萘、蒽、微晶蜡和/或沥青烯。合适的石蜡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。按组合物的总重量计，组合物可以包含约0.1wt-％到约20wt-％、约0.5wt-％到约10wt-％或约1wt-％到约5wt-％的阻垢剂。合适的阻垢剂包括但不限于磷酸盐、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。合适的乳化剂包括但不限于羧酸盐、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。合适的水澄清剂包括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(如二烯丙基二甲基铵氯化物(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。合适的破乳剂包括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、单甲胺三嗪和来自多种胺的三嗪或其混合物)；仲胺或叔胺和醛的缩合产物，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括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括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、烷基多葡萄糖苷、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结垢控制剂。在一些实施例中，污垢控制剂是单一季铵化合物的结垢控制剂。基于组合物的总重量，所述组合物可以包含约0.1wt-％至约10wt-％、约0.5wt-％至约5wt-％或约0.5wt-％至约4wt-％的结垢控制剂。

另一方面，在一些实施例中，除了本文公开的一种或多种带多个电荷的阳离子化合物，所公开的腐蚀控制组合物不含任何结垢控制剂，因为所公开的带多个电荷的阳离子化合物可同时用作腐蚀抑制剂和结垢控制剂。

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。

所述腐蚀控制组合物可以进一步包括提供功能性质和/或有益性质的另外的腐蚀控制组合物剂。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)或适于与腐蚀控制组合物一起配制的其它试剂，以及其混合物。另外的试剂或添加剂将根据所制造的特定腐蚀控制组合物和如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。

另外，腐蚀控制组合物可以被配制成包含如表1A至表1B中所示的以下组分的组合物。这些配制物包括所列组分的范围，并且可以任选地包括附加的试剂。下面表1A至表1B中的值是重量百分比。

表1A示例性腐蚀控制组合物

表1B示例性腐蚀控制组合物

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水系统

本公开内容中使用的水系统包括水和与水接触的表面。在一些实施例中，本文中公开的方法中的水系统是工业用水系统。在其它实施例中，所述水系统可以为(但不限于)冷却水系统(包括开放式再循环系统、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；气体洗涤器和空气洗涤器、冶金工业中的连续铸造工艺；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。

在一些实施例中，所述水系统是冷却水系统(包括开放式再循环、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。

在一些实施例中，所述水系统是包括可湿性表面，特别是可润湿性金属表面的任何系统。这种水系统中的表面的实例包括但不限于浴室的墙壁和地板或管道或容器的表面。此类表面或金属表面通常与水或水湿气持续接触并且经受生物膜生长或腐蚀。

在一些实施例中，水系统包括金属表面。在一些其他实施例中，水系统包括由钢或其他金属制成的表面或者包括经受腐蚀的钢或其他金属。

公开的方法或组合物的用途

在一些实施例中，对于本文所公开的方法，将腐蚀控制组合物提供到水系统中意指将腐蚀控制组合物或带多个电荷的阳离子化合物添加到包含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带多个电荷的阳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，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和带多个电荷的阳离子化合物添加到接触水系统表面的流体或气体。腐蚀控制组合物或带多个电荷的阳离子化合物可以连续地添加，或者当需要更多化合物或组合物时间歇地添加。

在一些实施例中，腐蚀控制组合物或带多个电荷的阳离子化合物可以在约0.1ppm至约1000ppm的范围内的量添加到水系统的水中。在其它实施例中，腐蚀控制组合物或带多个电荷的阳离子化合物在水系统的水中的量的范围可为约1ppm至约100ppm、约5ppm至约100ppm、约5ppm至约50ppm、约5ppm至约40ppm、约5ppm至约30ppm、约10ppm至约60ppm、约10ppm至约50ppm、约10ppm至约40ppm、约10ppm至约30ppm、约20ppm至约60ppm、约20ppm至约50ppm、约20ppm至约40ppm，或约20ppm至约30ppm。在一些实施例中，腐蚀控制组合物或带多个电荷的阳离子化合物可在经过处理的水系统中以约100ppm至约1000ppm、约125ppm至约1000ppm、约250ppm至约1000ppm，或约500ppm至约1000ppm的范围的量添加到水中。

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带多个电荷的阳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处的微生物或生物膜生长的工业。

可以将腐蚀控制组合物或带多个电荷的阳离子化合物用于冷凝物/油系统/气体系统，或其任何组合。例如，可以将所述腐蚀控制组合物或带多个电荷的阳离子化合物用于热交换器表面的腐蚀控制。可以将腐蚀控制组合物或带多个电荷的阳离子化合物应用于生产的气体或液体，或者用于原油或天然气的生产、运输、储存和/或分离。可以将腐蚀控制组合物或带多个电荷的阳离子化合物应用于在燃煤过程(如燃煤发电厂)中使用或产生的气体流。

可以将腐蚀控制组合物或带多个电荷的阳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带多个电荷的带多个电荷的阳离子化合物的流体可以是水性介质。所述水性介质可以包含水、气体和任选的液态烃。

可以引入腐蚀控制组合物或带多个电荷的阳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，包括但不限于原油、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带多个电荷的阳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(例如液体烃)或气体可处于约40℃到约250℃的温度下。流体或气体可在约40℃至约250℃的温度下。流体或气体的温度可以在约-50℃到约300℃、约0℃到约200℃、约10℃到约100℃或约20℃到约90℃的温度下。流体或气体可以在约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℃的温度下。流体或气体可以在约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℃的温度下。

可以将腐蚀控制组合物或带多个电荷的阳离子化合物以不同的含水率水平添加到流体中。举例来说，所述含水率可以为0％至100％体积/体积(v/v)、1％至80％v/v，或1％至60％v/v。所述流体可以是含有不同盐度水平的水性介质。所述流体可以具有0％至25％、约1％至24％，或约10％至25％重量/重量(w/w)的总溶解固体(TDS)的盐度。

其中引入腐蚀控制组合物或带多个电荷的阳离子化合物的流体或气体可含于许多不同类型的设备中和/或暴露于许多不同类型的设备。举例来说，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腐蚀控制组合物或带多个电荷的带多个电荷的阳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带多个电荷的带多个电荷的阳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带多个电荷的带多个电荷的阳离子化合物。可以使用机械设备(如化学品注射泵、管道三通、注射配件、雾化器、套管等)注射腐蚀控制组合物或带多个电荷的带多个电荷的阳离子化合物。

可以使用脐带式管线将腐蚀控制组合物或带多个电荷的带多个电荷的阳离子化合物泵送到石油和/或天然气管道中。可以使用毛细管注射系统将腐蚀控制组合物或带多个电荷的带多个电荷的阳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带多个电荷的带多个电荷的阳离子化合物的流体可以是水性介质。所述水性介质可以包含水、气体和任选的液态烃。可以引入腐蚀控制组合物或带多个电荷的阳离子化合物的流体可以是液态烃。

可以将腐蚀控制组合物或带多个电荷的带多个电荷的阳离子化合物引入液体和几种液体的混合物，液体和气体，液体、固体和气体。腐蚀控制组合物或带多个电荷的带多个电荷的阳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。

可以使流体或气体穿过包含腐蚀控制组合物或带多个电荷的带多个电荷的阳离子化合物的吸收塔。

可以将腐蚀控制组合物或带多个电荷的带多个电荷的阳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，腐蚀控制组合物或带多个电荷的带多个电荷的阳离子化合物通常被添加到流动管线中，以提供腐蚀控制组合物或带多个电荷的带多个电荷的阳离子化合物的有效处理剂量为约0.01ppm至约5,000ppm。可以将腐蚀控制组合物或带多个电荷的带多个电荷的阳离子化合物应用于流体或气体，以提供约百万分之一(ppm)至约1,000,000ppm、约百万分之一(ppm)至约100,000ppm，或约10ppm至约75,000ppm的活性物质浓度。带多个电荷的带多个电荷的阳离子化合物/组合物可应用到流体，以提供活性物质浓度为约100ppm至约10,000ppm、约200ppm至约8,000ppm，或约500ppm至约6,000ppm。活性物质浓度是指腐蚀控制组合物或带多个电荷的带多个电荷的阳离子化合物的浓度。

腐蚀控制组合物或带多个电荷的带多个电荷的阳离子化合物可应用到流体或气体，以提供活性物质浓度为约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。聚合物盐/组合物可应用到流体或气体，以提供在经过处理的流体、气体或水系统中活性物质浓度为约0.125ppm、约0.25ppm、约0.625ppm、约1ppm、约1.25ppm、约2.5ppm、约5ppm、约10ppm或约20ppm。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率的腐蚀控制组合物或带多个电荷的带多个电荷的阳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。

腐蚀控制组合物或带多个电荷的带多个电荷的阳离子化合物可以连续、分批或组合应用。腐蚀控制组合物或带多个电荷的带多个电荷的阳离子化合物的给料可以是连续的。所述腐蚀控制组合物或带多个电荷的带多个电荷的阳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。

连续处理的剂量率的范围通常为约10到约500ppm或约10ppm到约200ppm。分批处理的剂量率的范围通常为约10ppm到约400,000ppm或约10ppm到约20,000ppm。所述腐蚀控制组合物或带多个电荷的带多个电荷的阳离子化合物可以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带多个电荷的阳离子化合物的管路的流速可以介于约0.1英尺/秒与约100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带多个电荷的阳离子化合物也可以用水配制，以便于加入到管路中。

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，所述表面可以是用于燃煤处理、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。

所述设备可以包含管道、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带多个电荷的阳离子化合物可用于食品服务或食品加工行业中的容器、加工设施或设备的腐蚀抑制。所述腐蚀控制组合物或带多个电荷的阳离子化合物对于用于食品包装材料和设备，并且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带多个电荷的阳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带多个电荷的阳离子化合物可以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，并且也可以用于饮料的装瓶或容器中。

所述腐蚀控制组合物或带多个电荷的阳离子化合物也可以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带多个电荷的阳离子化合物可以用于处理娱乐用水(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带多个电荷的阳离子化合物可以用于处理在清洁和/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。举例来说，洗涤机(例如用于洗涤纺织品的通道式洗涤机)可以根据本文中公开的方法进行处理。

所述腐蚀控制组合物或带多个电荷的阳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带多个电荷的阳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带多个电荷的阳离子化合物可以以本领域技术人员公知的任何合适的方法分配。举例来说，可以使用喷雾型分配器。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，并且然后立即将包括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到使用点。

可以通过间歇地或连续地将腐蚀控制组合物或带多个电荷的阳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带多个电荷的阳离子化合物。腐蚀控制组合物或带多个电荷的阳离子化合物然后可以例如以受控或预定的速率溶解。根据本文中公开的方法，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含约10wt-％至约90wt-％的载体、杀生物剂、腐蚀抑制剂、另外的腐蚀控制组合物剂、其组合和约10wt-％至约90wt-％的一种或多种带多个电荷的阳离子化合物；约20wt-％至约80wt-％的载体、杀生物剂、腐蚀抑制剂、另外的腐蚀控制组合物剂、其组合和约10wt-％至约80wt-％的一种或多种带多个电荷的阳离子化合物、约30wt-％至约70wt-％的载体、杀生物剂、腐蚀抑制剂、另外的腐蚀控制组合物剂或其组合和约30wt-％至约70wt-％的一种或多种带多个电荷的阳离子化合物，或约40wt-％至约60wt-％的载体、杀生物剂、腐蚀抑制剂、另外的腐蚀控制组合物剂或其组合和约70wt-％至约84wt％的一种或多种带多个电荷的阳离子化合物。

一方面，本文公开了一种用于控制水系统中腐蚀的方法，其中该方法包括将腐蚀控制组合物或腐蚀控制组合物的使用溶液提供到水系统中以生成处理过的水系统或提供到水系统的金属表面上，其中腐蚀控制组合物包含一种或多种带多个电荷的阳离子化合物；其中带多个电荷的阳离子化合物是由多胺通过其与环氧化物或活化烯烃和环氧化物反应衍生的，其中活化烯烃具有下式：

X为NH或O；R²为H、CH₃或未取代的直链或支链C₂-C₁₀烷基、烯基或炔基；R³不存在或是未取代的直链或支链C₁-C₃₀亚烷基；Y为-NR₄R₅R₆ ⁽⁺⁾，并且R⁴、R⁵和R⁶独立地为C₁-C₁₀烷基；其中该环氧化物具有下式：

R⁷为H或烷基；R⁸为烷基或-(CH₂)_k-O-烷基，其中k是1-30的整数；其中多胺与活化烯烃发生氮杂迈克尔加成反应，多胺与环氧化物发生开环反应；其中该化合物具有来自活化烯烃的1、2、3或更多个正电荷和来自环氧化物的至少一个非离子基团或具有来自环氧化物的至少一个非离子基团；并且其中腐蚀控制组合物减少水系统中金属表面的腐蚀。

在一些实施例中，本文公开的带多个电荷的化合物具有至少一个非离子基团并且衍生自多胺与环氧化物的单独反应。在一些实施例中，本文公开的带多个电荷的化合物具有至少一个非离子基团和至少一个阳离子基团并且衍生自多胺与环氧化物和活化烯烃的反应。

在一些实施例中，当带多个电荷的阳离子化合物为约4ppm并且通过气泡浮选槽测试对腐蚀速率进行测量时，所述腐蚀控制组合物可以缓解金属表面上的腐蚀约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，多重电荷化合物是NA₂-[R¹⁰']_n-NA₂。在其它一些实施例中，多重电荷化合物是(RNA)_n-RNA₂。在又其它一些实施例中，多重电荷化合物是NA₂-(RNA)_n-RNA₂。在其它一些实施例中，多重电荷化合物是NA₂-(RN(R'))_n-RNA₂。

在一些实施例中，R⁷是H。在其它一些实施例中，R⁷是C₁-C₄烷基。在又其它一些实施例中，R⁸是C₁₂-C₂₀烷基。

此处所公开的多电荷阳离子化合物是由于多胺与具有阳离子基团的活化烯烃，如α,β-不饱和羰基化合物的氮杂-迈克尔加成及多胺与环氧化物的开环反应而衍生自多胺或是由于多胺与环氧化物的开环反应。

产生公开的化合物的多胺的两个反应可以是顺序的或同时的，例如以如图1、图2和图3所示的三种不同的方式，所述图展示了产生公开的带多个电荷的阳离子化合物的结构和反应的通用方案。一些公开的仅包含来自环氧化物的非离子基团的化合物可以从多胺和环氧化物之间的开环反应获得，如图1、图2和图3所示。

图1示出了首先通过线性聚乙烯亚胺与环氧化物之间的开环反应，以及然后与活化烯烃，例如具有阳离子基团的α,β-不饱和羰基化合物的氮杂-迈克尔加成反应来产生带多个电荷的阳离子化合物的示例性通用反应方案。图2示出了首先通过线性聚乙烯亚胺与α,β-不饱和羰基化合物之间的氮杂-迈克尔加成反应，以及然后与环氧化物的开环反应来产生带多个电荷的阳离子化合物的示例性替代性通用反应方案。图3示出了通过使支化聚乙烯亚胺分别通过开环反应和氮杂-迈克尔加成反应与环氧化物和α,β-不饱和羰基化合物两者反应来产生带多个电荷的阳离子化合物的示例性通用反应方案。

在图1、图2和图3中，k、l、m、n、o或p是1-100的整数；X是NH或O；R²是H、CH₃或未取代的直链或支链C₂-C₁₀烷基；R³不存在或是未取代的直链或支链C₁-C₃₀亚烷基；Y是-NR⁴R⁵R⁶⁽⁺⁾或其盐；R⁴、R⁵和R⁶独立地是C₁-C₁₀烷基或苄基；R⁷是H或烷基；并且R⁸是烷基或-(CH₂)_k-O-烷基，其中k是1-30的整数。

图1、图2和图3中的结构V和VI是广义反应产物的描绘。在结构V和VI中，聚乙烯亚胺中的所有仲胺和伯胺基团与环氧化物和α,β-不饱和羰基化合物反应，这样使得没有仲胺基团保留。可能的是，在公开的带多个电荷的离子化合物中，一些仲胺或伯胺基团不与环氧化物或活化烯烃完全反应，而是作为伯胺或仲胺基团保留在带多个电荷的离子化合物或其盐中。

在一些实施例中，R⁷是H。在其它一些实施例中，R⁷是CH₃。在又另一些实施例中，R⁷为C₂-C₄烷基。

在一些实施例中，R⁸为C₁-C₃₀烷基。在一些其它实施例中，R⁸为C₈-C₄烷基。在又另一些实施例中，R⁸为C₈-C₂₀烷基。

在一些实施例中，R⁸是-(CH₂)_k-O-烷基，其中k是1-30的整数并且所述烷基是C₁-C₃₀烷基。

在一些实施例中，多胺是NH₂-[R¹⁰']_n-NH₂、(RNH)_n-RNH₂、H₂N-(RNH)_n-RNH₂或H₂N-(RN(R'))_n-RNH₂，其中R¹⁰'是未取代或取代的直链或支链C₂-C₁₀亚烷基或其组合；R是-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、未取代或取代的直链或支链C₄-C₁₀亚烷基或其组合；R'是-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、未取代或取代的直链或支链C₄-C₁₀烷基、RNH₂、RNHRNH₂或RN(RNH₂)₂；并且n可以为2到1,000,000。多胺中的单体，例如R或R'基团，可以相同或不同。在本公开中，多胺是指n为1至9时的小分子多胺和n为10至1,000,000时的聚合多胺。

换言之，带多个电荷的离子化合物可以具有式NA₂-[R^10’]_n-NA₂、(RNA)_n-RNA₂、NA₂-(RNA)_n-RNA₂或NA₂-(RN(R’))_n-RNA₂等，其中R¹⁰'为未经取代或经取代的直链或支链C₄-C₁₀亚烷基基团；R为–CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、未经取代或经取代的直链或支链C₄-C₁₀亚烷基基团，或其组合；R′为–CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、未经取代或经取代的直链或支链C₄-C₁₀烷基基团、RNA₂、RNARNA₂或RN(RNA₂)₂；n可以为2至1,000,000；A为质子、或质子或/>其中X为NH或O；R²为H、CH₃或未经取代的直链或支链C₂-C₁₀烷基、烯基或炔基基团；R³不存在或为未经取代的直链或支链C₁-C₃₀亚烷基基团；Y为-NR₄R₅R₆ ⁽⁺⁾；R⁴、R⁵和R⁶独立地为C₁-C₁₀烷基基团；R⁷为H或烷基；并且R⁸为烷基或-(CH₂)_k-O-烷基，其中k为1至30的整数；其中所述化合物是具有来自活化烯烃的1、2、3或更多个正电荷的带多个电荷的阳离子化合物，或具有来自活化烯烃的1、2、3或更多个正电荷和来自环氧化物的至少一个非离子基团的多电荷阳离子化合物。

在一些实施例中，其中化合物是带多个电荷的阳离子化合物，其具有来自活化烯烃的1、2、3或更多个正电荷和来自环氧化物的至少一个非离子基团，衍生自聚胺与活化烯烃和环氧化物两者的反应。在一些其他实施例中，该化合物是具有至少一个非离子基团的带多个电荷的阳离子化合物，其衍生自多胺与环氧化物的单独反应。

在一些实施例中，A为质子或非离子在一些其他实施例中，A为质子，带正电荷/>或非离子/>

在一些实施例中，伯NH₂质子中的至少两个被置换，并且其余的伯NH₂质子保留。在其它一些实施例中，所有伯NH₂质子被/>置换。在一些实施例中，一些伯NH₂和仲NH质子被/>置换。在一些实施例中，所有伯NH₂和一些仲NH质子被/>置换。

在一些实施例中，伯NH₂质子中的至少两个被置换，伯NH₂或仲NH中的至少一个被/>置换；并且其余的伯NH₂质子残留。在其它一些实施例中，所有伯NH₂质子被/>置换。在一些实施例中，一些伯NH₂和仲NH质子被/>置换。在一些实施例中，所有伯NH₂和一些仲NH质子被/>置换。然而，本文所公开的化合物是具有1个、2个、3个或更多个/>基团和至少一个/>基团的带多个电荷的阳离子化合物或具有至少一个/>基团的带多个电荷的阳离子化合物。

在一些实施例中，R²为H。在一些实施例中，R²为CH₃。在又另一些实施例中，R²为CH₃CH₃、CH₂CH₂CH₃或CH(CH₃)₂。

在一些实施例中，Y为-NR₄R₅R₆ ⁽⁺⁾。在其它一些实施例中，Y是-NR₄R₅R₆ ⁽⁺⁾，并且R⁴、R⁵和R⁶独立地是CH₃。在又其它一些实施例中，Y是-NR₄R₅R₆ ⁽⁺⁾，并且R⁴和R⁵独立地是CH₃，并且R⁶是C₆-C₁₂芳香族烷基。在其它一些实施例中，Y是-NR₄R₅R₆ ⁽⁺⁾，并且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。在其它一些实施例中，Y的抗衡离子选自由以下组成的组：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、硫氰酸根和其组合。

在一些实施例中，R³为CH₂。在一些其它实施例中，R³为CH₂CH₂。在其它一些实施例中，R³是C(CH₃)₂。在又其它一些实施例中，R³是未取代的直链且饱和C₁-C₃₀亚烷基。在一些实施例中，R³是未取代的直链且不饱和C₁-C₃₀亚烷基。

在一些实施例中，R³是直链C₈-C₁₈烷基、烯基或炔基。在其它一些实施例中，R³是支链C₈-C₂₀烷基、烯基或炔基。

在一些实施例中，多胺是具有通式-[RNH]_n-的线性、支化或树枝状大分子多胺，其中R是-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、未取代或取代的直链或支链C₄-C₁₀亚烷基或其组合，并且n是3、4、5、6、7-9或10到1,000,000的整数。

在一些实施例中，多胺是具有通式(RNH)_n-RNH₂的线性、支化或树枝状大分子多胺，其中R是-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、未取代或取代的直链或支链C₄-C₁₀亚烷基或其组合，并且n可以为2到1,000,000。在一些实施例中，R在每个单体中是相同的。在一些其它实施例中，R可以在一个单体与另一个单体之间不同。

在一些其它实施例中，多胺是具有通式H₂N-(RNH)_n-RNH₂的线性、支化或树枝状多胺，其中R为–CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、直链或支链的、未经取代或经取代的C₄-C₁₀亚烷基基团，或其组合，并且n可以为2至1,000,000。在一些实施例中，R在每个单体中是相同的。在一些其它实施例中，R可以在一个单体与另一个单体之间不同。

在又另一些实施例中，多胺是具有通式H₂N-(RN(R’))_n-RNH₂的线性、支化或树枝状多胺，其中R为–CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、直链或支链的、未经取代或经取代的C₄-C₁₀亚烷基基团，或其组合；R′为–CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、直链或支链的、未经取代或经取代的C₄-C₁₀烷基基团、RNH₂、RNHRNH₂或RN(RNH₂)₂；并且n可以为2至1,000,000。在一些实施例中，R或R’在每个单体中是相同的。在一些其它实施例中，R或R’可以在一个单体与另一个单体之间不同。

在一些实施例中，多胺是具有通式NH₂-[R¹⁰']_n-NH₂的多胺，其中R¹⁰'是未取代或取代的直链或支链C₄-C₁₀亚烷基或其组合，并且n是3、4、5、6、7-9或10到1,000,000。

在一些实施例中，多胺是亨斯迈公司的下的多胺中的一种或多种多胺。

在一些实施例中，多胺包括亚烷基胺，所述亚烷基胺包括乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺、六亚乙基七胺、聚乙烯亚胺、三(2-氨乙基)胺或其混合物。

在一些其它实施例中，多胺是单胺、二胺和三胺与聚醚主链或与基于环氧丙烷(PO)、环氧乙烷(EO)或这两种氧化物的混合物的聚醚主链的混合物。

在一些实施例中，多胺是未改性多胺。在一些其它实施例中，多胺是改性多胺。

在又一些实施例中，多胺是乙氧基化多胺、丙基化多胺、具有聚季铵的多胺、具有聚甘油的多胺或其组合。

在又另一些实施例中，多胺是线性的、支化的或树枝状的聚乙烯亚胺。在一些其它实施例中，多胺仅包含伯胺基团和仲胺基团。在一些实施例中，多胺仅包含伯胺基团、仲胺基团和叔胺基团。在一些其它实施例中，多胺仅包含伯胺基团和叔胺基团。

在一些实施例中，多胺是单一化合物。在其它一些实施例中，多胺是两种或更多种不同多胺的混合物，其中所述不同多胺具有不同的分子量、不同的结构或两者。

在一些实施例中，多胺具有约60至约2,000,000Da的平均分子量(M_w)。在一些其它实施例中，多胺具有约60至约5,000Da的平均分子量(M_w)。在又另一些实施例中，多胺具有约60至约25,000Da的平均分子量(M_w)。

在一些实施例中，多胺具有以下平均分子量(M_w)：约60至200、约100至400、约100至600、约600至5,000、约600至800、约800至2,000、约800至5,000、约100至2,000,000、约100至25,000、约600至25,000、约800至25,000、约600至750,000、约800至750,000、约25,000至750,000、约750,000至2,000,000、约100、约200、约300、约400、约500、约600、约700、约800、约1,000、约1,500、约2,000、约3,000、约5,000、约8,000、约10,000、约15,000、约20,000、约50,000、约100,000、约250,000、约500,000、约1,000,000、约2,000,000，或其间的任何值。

在一些实施例中，多胺是平均分子量(M_w)为约130到约4,000的二胺或三胺。

在一些实施例中，化合物是衍生自线性聚乙烯亚胺和(3-丙烯酰胺基丙基)三甲基氯化铵(APTAC)的混合物。在其它一些实施例中，化合物是衍生自线性聚乙烯亚胺和[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化铵(MAPTAC)的混合物。

在其它一些实施例中，带多个电荷的阳离子化合物是衍生自支化聚乙烯亚胺和(3-丙烯酰胺基丙基)三甲基氯化铵(APTAC)的混合物。在其它一些实施例中，化合物是衍生自线性聚乙烯亚胺和[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化铵(MAPTAC)的混合物。

在一些实施例中，活化烯烃是(3-丙烯酰胺基丙基)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-三甲基氯化乙铵(DMAEA-MCQ)、丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯氯化苄季铵盐(DMAEA-BCQ)或2-(甲基丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基乙-1-铵硫酸甲酯(DMAEA-MSQ)。

在其它一些实施例中，活化烯烃是(3-丙烯酰胺基丙基)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。

在其它一些实施例中，活化烯烃是2-(丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基氯化乙铵(DMAEA-MCQ)、丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯氯化苄季铵盐(DMAEA-BCQ)、2-(甲基丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基乙-1-铵硫酸甲酯(DMAEA-MSQ)或其混合物。

在一些实施例中，环氧化物是烷基缩水甘油醚、己基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚、十二烷基缩水甘油醚、1,2-环氧烷烃、1,2-环氧十四烷、1,2-环氧十二烷或1,2-环氧辛烷或其混合物。在其它一些实施例中，环氧化物是烷基缩水甘油醚或1,2-环氧烷烃。在又其它一些实施例中，环氧化物是己基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚、十二烷基缩水甘油醚或其混合物。在其它一些实施例中，环氧化物是1,2-环氧十四烷、1,2-环氧十二烷或1,2-环氧辛烷或其混合物。

在一些实施例中，化合物是来自环氧化物、(3-丙烯酰胺基丙基)三甲基氯化铵(APTAC)以及分别地平均分子量(M_w)为约1,300的聚乙烯亚胺、平均分子量(M_w)为约5,000的聚乙烯亚胺、平均分子量(M_w)为约25,000的聚乙烯亚胺或平均分子量(M_w)为约750,000的聚乙烯亚胺的产物。

应当理解，当n大于2时，化合物可以是多于两种阳离子化合物的混合物，所述两种阳离子化合物彼此的不同之处在于NH置换的确切位置。

在一些实施例中，带多个电荷的阳离子化合物的平均分子量(M_w)为约100到约2,000,000Da。在其它一些实施例中，带多个电荷的阳离子化合物的平均分子量(M_w)为约100到约50,000Da。在又其它一些实施例中，带多个电荷的阳离子化合物的平均分子量(M_w)为约100Da到约600Da、约100Da到约1,000Da、约100Da到约1,400Da、约100Da到约3,000Da、约100Da到约5,500Da或约100Da到约10,000Da、约100Da到约20,000Da、约100Da到约30,000Da或约100Da到约40,000Da。

在一些实施例中，带多个电荷的阳离子化合物具有至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个或或至少10个正电荷。在其它一些实施例中，化合物具有10到1,000个正电荷或在正电荷之间的任何值。

在一些实施例中，化合物或改性化合物可溶于或可分散于水中。

如本文所使用，术语“基本上不含”是指完全缺乏所述组分或具有使得所述组分不会影响组合物的性能的少量所述组分的组合物。该组分可作为杂质或者作为致污物而存在，并且应小于0.5重量％。在另一个实施例中，组分的量小于0.1重量％，并且在又另一个实施例中，组分的量小于0.01重量％。

如本文所用，术语“重量百分比(weight percent)”、“wt-％”、“重量百分比(percent by weight)”、“重量％”和其变化形式是指物质的浓度，即所述物质的重量除以组合物的总重量并乘以100。应当理解，如此处所使用的“百分比”、“％”等旨在与“重量百分比”、“wt-％”等同义。

本公开的方法和组合物可以包含以下、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，“基本上由……组成(consisting essentially of)”意指方法和组合物可以包括附加步骤、组分或成分，但前提是附加步骤、组分或成分不会实质改变所要求的方法和组合物的基本特征和新颖性特征。

实例

在以下非限制性实例中进一步限定了本公开的实施例。尽管这些实例指示了本公开的某些实施例，但是其仅仅是为了说明而给出。从以上讨论和这些实例中，本领域的技术人员可以确定本公开的本质特性，并且在不偏离其精神和范围的情况下可以对本公开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，除了本文所示出和描述的那些之外，所属领域的普通技术人员根据前述说明将清楚本公开的实施例的各种修改。此类修改也旨在落入所附权利要求书的范围内。

实例1

用于合成示例性化合物的通用方案

用于制备本文所公开的带多个电荷的阳离子化合物的通用合成反应方案是图4。在此通用方案中，线性聚乙烯亚胺用作多胺的代表。线性聚乙烯亚胺的氮上的氢通过氮杂迈克尔加成反应被阳离子基团置换和通过环氧化物开环反应被疏水基团置换。可以通过改变离子单体和疏水烷基环氧化物的量来产生不同的组合物。

在图4中，k是1-100的整数；X是NH或O；R²是H、CH₃或未取代的直链或支链C₂-C₁₀烷基；R³不存在或是未取代的直链或支链C₁-C₃₀亚烷基；Y是-NR⁴R⁵R⁶⁽⁺⁾或其盐；R⁴、R⁵和R⁶独立地是C₁-C₁₀烷基或苄基；并且R⁸是烷基或-(CH₂)_k-O-烷基，其中k是1-30的整数。

本文公开的带多个电荷的阳离子化合物中的一些可以通过使多胺通过单独的环氧化物开环反应与一种或多种环氧化物反应来制备。对于这些类型的阳离子化合物，多个阳离子电荷是由主链氮原子在较低pH值下的质子化产生的。

反应的进程可以通过ESI-MS和/或NMR光谱监测阳离子单体和环氧化物的消耗。当消耗单体和环氧化物的约>98％时，可以停止反应。带多个电荷的阳离子化合物的水溶液或醇溶液可以“原样(as-is)”用于应用测试。

在上述方案中，水和/或异丙醇可以用作溶剂。然而，反应中溶剂和/或稀释剂的使用是任选的。当使用溶剂时，各种非酸性溶剂是合适的，例如乙腈、醚(例如，四氢呋喃(THF))、其它醇(例如，甲醇、乙醇、正丁醇、乙二醇、PEG或混合物)等。

在上述方案中，不需要另外的催化剂。因为用于合成公开的带多个电荷的阳离子化合物的反应使用多胺，所以多胺本身可以充当两个反应的(碱)催化剂。然而，另外的催化剂是任选的。用于合成公开的带多个电荷的阳离子化合物的氮杂迈克尔加成反应和开环反应还可以通过强酸或强碱来催化。

在上述方案中，反应可以在约50℃到约130℃的温度下进行。然而，反应温度的范围可以为约20℃到约150℃，更优选地约50℃到约100℃。

在上述方案中，合成以两步反应实现。然而，公开的带多个电荷的阳离子化合物可以通过使多胺与离子单体和环氧化物同时反应借助于串联的迈克尔加成和开环反应凭借一步一锅反应来合成。

实例2

一些示例性带多个电荷的阳离子化合物对腐蚀控制的影响

测试了一些示例性带多个电荷的阳离子化合物在水系统中减少腐蚀或腐蚀控制的功效。每个测试化合物的主要结构特征列于表2中。

表2.针对腐蚀控制测试的带多个电荷的阳离子化合物

多阳离子表面活性剂化合物1的合成

将ERISYS^TMGE 8(C12-C14烷基缩水甘油醚，CAS No:68609-97-2，132克，0.470mol)添加到装有温度探针、冷凝器和磁力搅拌棒的250毫升三颈圆底烧瓶中。然后将三亚乙基五胺(TEPA，98％，30克，0.157mol)添加到搅拌充分的反应混合物中。将反应温度增加至130℃，并且搅拌3小时或直至反应完成。形成的产物是TEPA/C12-C14烷基缩水甘油醚(1:3)加合物。

向配备有温度探针、冷凝器和磁力搅拌棒的250mL三颈圆底烧瓶中添加TEPA/C12-C14烷基缩水甘油醚(1:3)加合物(35.6克，0.035mol)和异丙醇(36克)。然后将(3-丙烯酰胺基丙基)三甲基铵氯化物(APTAC，75％，24克，0.087mol)添加到烧瓶中。将得到的混合物在70℃下搅拌过夜或直至APTAC完全消耗。随着反应进行完全，悬浮液变成澄清的深琥珀色溶液。

多阳离子表面活性剂化合物2的合成

将ERISYS^TMGE 8(C12-C14烷基缩水甘油醚，CAS No:68609-97-2，120g，0.42mol)添加到装有温度探针、冷凝器和磁力搅拌棒的250毫升三颈圆底烧瓶中。然后将三亚乙基五胺(TEPA，98％，40克，0.21mol)添加到搅拌充分的反应混合物中。将反应温度增加至130℃，并且搅拌3小时或直至反应完成。形成的产物是TEPA/C12-C14烷基缩水甘油醚(1:2)加合物。

向配备有温度探针、冷凝器和磁力搅拌棒的250mL三颈圆底烧瓶中添加TEPA/C12-C14烷基缩水甘油醚(1:2)加合物(33.62克，0.044mol)和异丙醇(50克)。然后将(3-丙烯酰胺基丙基)三甲基铵氯化物(APTAC，75％，31克，0.112mol)添加到烧瓶中。将得到的混合物在70℃下搅拌过夜或直至APTAC完全消耗。随着反应进行完全，悬浮液变成澄清的深琥珀色溶液。

多阳离子表面活性剂化合物3的合成

乙胺E-100/APTAC(1:2.5)加合物的合成

将聚乙烯胺E-100(50克，0.18摩尔)、(3-丙烯酰胺基丙基)三甲基铵氯化物(APTAC，75％，121克，0.44mol)添加到装有温度探针、冷凝器和磁力搅拌棒的250毫升三颈圆底烧瓶中，并且将水(20克)添加到烧瓶中。将得到的混合物在80℃下搅拌过夜，形成乙烯胺E-100/APTAC(1:2.5)加合物。随着反应进行完全，混合物变成澄清的淡黄色溶液。

向配备有温度探针、冷凝器和磁力搅拌棒的250mL三颈圆底烧瓶中添加乙烯胺E-100/APTAC 1:2.5加合物(74％，50克，0.047mol)。然后将ERISYS^TMGE 8(C12-C14烷基缩水甘油醚，CAS编号：68609-97-2，41.5克，0.148mol)和异丙醇(40克)添加到所述烧瓶中。将得到的混合物在90℃下搅拌过夜或直至反应完成。

多阳离子表面活性剂化合物4的合成

向配备有温度探针、冷凝器和磁力搅拌棒的250mL三颈圆底烧瓶中添加乙烯胺E-100/APTAC 1:2.5加合物(74％，63克，0.060mol)。然后将ERISYS^TMGE 8(C12-C14烷基缩水甘油醚，CAS编号：68609-97-2，34.2克，0.122mol)和异丙醇(40克)添加到所述烧瓶中。将得到的混合物在90℃下搅拌过夜或直至反应完成。

化合物5和6是三亚乙基五胺和环氧化物反应的产物。开环反应后酸化是用乙酸或甲磺酸完成的。通过改变多胺和疏水性烷基环氧化物的量可以产生不同的化合物。

用于比较的对照化学物质是由妥尔油脂肪酸(TOFA)与二亚乙基三胺(DETA)反应制成的咪唑啉，并进一步与乙酸成盐。已知这种化学物质经常用作油田腐蚀抑制剂。

腐蚀控制的功效通常通过腐蚀气泡浮选槽试验测量。气泡浮选槽测试模拟水和油很少混合或水和油根本不混合的低流量区域。使用盐水进行测试(80％的盐水是3％氯化钠盐水，20％的盐水是含有100％LVT-200煤油)。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℃。通过线性极化电阻(LPR)技术测量腐蚀速率。使用的工作电极是碳钢。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。

在将大约4ppm的每种测试和对照组合物给料到其各自的浮选槽之前，收集了三小时的数据。每个测试或对照组合物在有机溶剂中包含10重量％的测试或对照化合物和1重量％的2-巯基乙醇(2ME)作为增效剂。每个浮选槽中测试或对照化合物的实际浓度为4ppm，2ME之一为0.4ppm。隔夜收集数据。

图5和表3中示出了气泡浮选槽测试的结果，其中ppm是百万分之几，CI是腐蚀抑制剂，mpy是密耳/年。每种带多个电荷的阳离子化合物或对照物存在0.4ppm的2-巯基乙醇(2ME)。图5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每个带多个电荷的阳离子或对照化合物后第15小时的腐蚀率

在前面的描述或所附权利要求或附图中所公开的特征，以它们的具体形态或者在用于执行所公开功能的手段、或者用于获得所公开结果的方法或工艺方面，视情况，可单独地或者以这种特征的任意组合，被用于以其不同形态实现本发明。

已由此描述本公开，将显而易见的是其可以依多种方式变化。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以下权利要求的范围内。

Claims

1.一种控制水系统中表面腐蚀的方法，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生成经过处理的水系统或将其提供到所述水系统的金属表面上，

其中所述腐蚀控制组合物包含一种或多种带多个电荷的阳离子化合物；

其中所述带多个电荷的阳离子化合物通过多胺与环氧化物或活化烯烃与环氧化物的反应衍生自多胺，

其中所述活化烯烃具有下式：

X为NH或O；

R²为H、CH₃或未经取代的线性或支化C₂-C₁₀烷基、烯基或炔基基团；

R³不存在或为未经取代的线性或支化C₁-C₃₀亚烷基基团；

Y为-NR⁴R⁵R⁶⁽⁺⁾；R⁴、R⁵和R⁶独立地为C₁-C₁₀烷基基团；

其中所述环氧化物具有下式：

R⁷为H或烷基；以及

R⁸是烷基或-(CH₂)_k-O-烷基，其中k是1-30的整数；

其中所述多胺和所述活化烯烃进行氮杂迈克尔加成反应，并且所述多胺和所述环氧化物进行开环反应；

其中所述化合物具有来自活化烯烃的1、2、3或更多个正电荷和来自环氧化物的至少一个非离子基团或具有来自环氧化物的至少一个非离子基团；和

其中所述腐蚀控制组合物减少所述水系统中金属表面的腐蚀。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多胺是(i)具有通式-[RNH]_n-的线性、支化或树枝大分子状多胺，其中R为-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、未取代或取代的线性或支化C₂-C₁₀亚烷基或其组合，并且n为2、3、4、5、6、7、8、9或10到1,000,000的整数；(ii)具有通式H₂N-(RNH)_n-RNH₂的线性多胺，其中R为-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、未取代或取代的线性或支化C₂-C₁₀亚烷基或其组合，并且n是2、3、4、5、6、7、8、9或10到1,000,000的整数；或(iii)具有通式H₂N-(RN(R'))_n-RNH₂的线性多胺，其中R为-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、未取代或取代的线性或支化C₂-C₁₀亚烷基或其组合，R'为-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、未取代或取代的线性或支化C₂-C₁₀烷基、RNH₂、RNHRNH₂或RN(RNH₂)₂，并且n是2、3、4、5、6、7、8、9或10到1,000,000的整数。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述多胺是聚亚烷基亚胺，并且其中所述聚亚烷基亚胺包括乙烯亚胺、丙烯亚胺、丁烯亚胺、戊烯亚胺、己烯亚胺、庚烯亚胺或其组合。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述多胺是亚烷基胺，所述亚烷基胺包括乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺、六亚乙基七胺、聚乙烯亚胺、三(2-氨乙基)胺或其组合。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述多胺是单胺、二胺和三胺与聚醚主链或与基于环氧丙烷(PO)、环氧乙烷(EO)或两种氧化物的混合物的聚醚主链的混合物。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述多胺是线性、支化或树枝状大分子聚乙烯亚胺。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述多胺包含(i)仅伯胺和仲胺基团，(ii)仅伯胺、仲胺和叔胺基团，或者(iii)仅伯胺和叔胺基团。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述多胺为(i)单一化合物，或者(ii)两种或更多种不同多胺的混合物，其中所述不同多胺具有不同的分子量、不同的结构或两者。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述多胺具有60至2,000,000Da的平均分子量(M_w)。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述多胺具有60至25,000Da的平均分子量(M_w)。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述环氧化物为烷基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、己基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚、十二烷基缩水甘油醚、十四烷基缩水甘油醚、1,2-环氧烷烃、1,2-环氧十四烷、1,2-环氧十二烷、或1,2-环氧辛烷。

12.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述活化烯烃是[3-(甲基丙烯酰胺基)丙基]三甲基氯化铵(MAPTAC)、2-(丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基氯化乙铵(DMAEA-MCQ)、丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯氯化苄季铵盐(DMAEA-BCQ)或2-(甲基丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基乙-1-铵硫酸甲酯(DMAEA-MSQ)。

13.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中所述化合物是：(i)由相同的所述多胺、活化烯烃和环氧化物衍生的至少两种带多个电荷的阳离子化合物的混合物，或(ii)由不同的多胺以及相同的所述活化烯烃和环氧化物衍生的至少两种带多个电荷的阳离子化合物的混合物。

14.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述化合物具有100至2,000,000Da的平均分子量。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述化合物具有100至5,500Da的平均分子量。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述化合物具有100至200,000Da的平均分子量。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述化合物具有至少10个正(或阳离子)电荷。

18.根据权利要求14所述的方法，其中所述化合物具有至少2个正电荷。

19.根据权利要求1所述的方法，其中所述化合物具有以下通式之一：NA₂-[R¹⁰']_n-NA₂、(RNA)_n-RNA₂、NA₂-(RNA)_n-RNA₂或NA₂-(RN(R'))_n-RNA₂，

其中：

R¹⁰'是未取代或取代的线性或支化C₄-C₁₀亚烷基或其组合；

R是-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、未取代或取代的线性或支化C₄-C₁₀亚烷基或其组合；

R'是-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、未取代或取代的线性或支化C₄-C₁₀烷基、RNA₂、RNARNA₂或RN(RNA₂)₂；n可以为2到1,000,000；

A为质子、或者/>或者质子或者/>

X为NH或O；

R³不存在或为未经取代的线性或支化C₁-C₃₀亚烷基基团；

R⁷为H或烷基；以及

R⁸为烷基或-(CH₂)_k-O-烷基，其中k为1至30的整数；

其中所述化合物是具有1个、2个、3个或更多个基团和至少一个/>基团的带多个电荷的阳离子化合物或具有至少一个/>基团的带多个电荷的阴离子化合物。

20.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述化合物衍生自(i)线性聚乙烯亚胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸和C₁₂-C₁₄烷基缩水甘油醚，(ii)支化聚乙烯亚胺和2-乙基己基缩水甘油醚和(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵(APTAC)。

21.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述化合物能够溶于或能够分散于水或所述腐蚀控制组合物中。

22.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述腐蚀控制组合物或腐蚀控制组合物的使用溶液还包含另外的腐蚀抑制剂、有机溶剂、沥青质抑制剂、防蜡剂、防污剂、阻垢剂、乳化剂、水澄清剂、分散剂、破乳剂、逆破乳剂、气体水合物抑制剂、硫化氢清除剂、杀生物剂、防腐剂、pH调节剂、表面活性剂、增效剂或其组合。

23.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述腐蚀控制组合物包含载体，其中所述载体为水、有机溶剂或其混合物。

24.根据权利要求1到6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。

25.根据权利要求1到6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2到11。

26.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中所述腐蚀控制组合物包括20wt-％到60wt-％的所述带多个电荷的阳离子化合物或其混合物。

27.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述带多个电荷的阳离子化合物或其混合物在所述经过处理的水系统中具有0.1ppm至1000ppm的浓度。

28.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述带多个电荷的阳离子化合物独立地、同时地或顺序地与另外的腐蚀控制组合物剂一起提供到所述水系统，并且其中所述水系统包含淡水、循环水、盐水、地表水、采出水或其混合物。

29.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述水系统为冷却水系统、锅炉水系统、石油井、井下地层、地热井、矿物洗涤、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。

30.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述水系统为暴露于任何水湿气的表面。

31.一种腐蚀控制组合物，包含一种或多种带多个电荷的阳离子化合物和一种或多种腐蚀控制组合物剂，其中所述组合物减轻水系统中金属表面的腐蚀；

其中所述带多个电荷的阳离子化合物通过多胺与环氧化物、或者多胺、活化烯烃与环氧化物的反应衍生自多胺，

其中所述多胺和活化烯烃进行氮杂迈克尔加成反应，并且所述多胺和环氧化物进行开环反应；

所述带多个电荷的阳离子化合物具有通式：NA₂-[R¹⁰']_n-NA₂、(RNA)_n-RNA₂、NA₂-(RNA)_n-RNA₂或NA₂-(RN(R'))_n-RNA₂，

其中：

A为质子、或者/>

X为NH或O；

R³不存在或为未经取代的线性或支化C₁-C₃₀亚烷基基团；

R⁷为H或烷基；以及

R⁸为烷基或-(CH₂)_k-O-烷基，其中k为1至30的整数；

其中所述化合物具有1个、2个、3个或更多个基团和至少一个/>基团，或具有至少一个/>基团和质子化的聚乙烯亚胺。

32.根据权利要求31所述的组合物，其中所述多胺是(i)具有通式-[RNH]_n-的线性、支化或树枝大分子状多胺，其中R为-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、未取代或取代的线性或支化C₂-C₁₀亚烷基或其组合，并且n为2、3、4、5、6、7、8、9或10到1,000,000的整数；(ii)具有通式H₂N-(RNH)_n-RNH₂的线性多胺，其中R为-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、未取代或取代的线性或支化C₂-C₁₀亚烷基或其组合，并且n是2、3、4、5、6、7、8、9或10到1,000,000的整数；或(iii)具有通式H₂N-(RN(R'))_n-RNH₂的线性多胺，其中R为-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、未取代或取代的线性或支化C₂-C₁₀亚烷基或其组合，R'为-CH₂-、-CH₂CH₂-、-CH₂CH₂CH₂-、-CH(CH₃)CH₂-、未取代或取代的线性或支化C₂-C₁₀烷基、RNH₂、RNHRNH₂或RN(RNH₂)₂，并且n是2、3、4、5、6、7、8、9或10到1,000,000的整数。

33.根据权利要求31所述的组合物，其中所述多胺是聚亚烷基亚胺，并且其中所述聚亚烷基亚胺是乙烯亚胺、丙烯亚胺、丁烯亚胺、戊烯亚胺、己烯亚胺、庚烯亚胺或其组合。

34.根据权利要求31所述的组合物，其中所述多胺包括亚烷基胺，所述亚烷基胺是乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺、六亚乙基七胺、聚乙烯亚胺、三(2-氨乙基)胺或其组合。

35.根据权利要求31所述的组合物，其中所述多胺是单胺、二胺和三胺与聚醚主链或与基于环氧丙烷(PO)、环氧乙烷(EO)或两种氧化物的混合物的聚醚主链的混合物。

36.根据权利要求31所述的组合物，其中所述多胺是线性、支化或树枝状大分子聚乙烯亚胺。

37.根据权利要求31所述的组合物，其中所述多胺包含(i)仅伯胺和仲胺基团，(ii)仅伯胺、仲胺和叔胺基团，或者(iii)仅伯胺和叔胺基团。

38.根据权利要求31所述的组合物，其中所述多胺为(i)单一化合物，或者(ii)两种或更多种不同多胺的混合物，其中所述不同多胺具有不同的分子量、不同的结构或两者。

39.根据权利要求31所述的组合物，其中所述多胺具有60至2,000,000Da的平均分子量。

40.根据权利要求39所述的组合物，其中所述多胺具有60至25,000Da的平均分子量。

41.根据权利要求31所述的组合物，其中所述环氧化物为烷基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、己基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚、十二烷基缩水甘油醚、十四烷基缩水甘油醚、1,2-环氧烷烃、1,2-环氧十四烷、1,2-环氧十二烷、或1,2-环氧辛烷。

42.根据权利要求31所述的组合物，其中所述带多个电荷的阳离子化合物衍生自与活化烯烃和环氧化物反应的多胺，其中所述活化烯烃是(3-丙烯酰胺基丙基)三甲基氯化铵(APTAC)、[3-(甲基丙烯酰胺基)丙基]三甲基氯化铵(MAPTAC)、2-(丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基氯化乙铵(DMAEA-MCQ)、丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯氯化苄季铵盐(DMAEA-BCQ)或2-(甲基丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基乙-1-铵硫酸甲酯(DMAEA-MSQ)。

43.根据权利要求31所述的组合物，其中所述带多个电荷的阳离子化合物是：(i)由相同的多胺、活化烯烃和环氧化物衍生的至少两种带多个电荷的阳离子化合物的混合物，或(ii)由不同的多胺以及相同的活化烯烃和环氧化物衍生的至少两种带多个电荷的阳离子化合物的混合物。

44.根据权利要求31所述的组合物，其中所述带多个电荷的阳离子化合物具有100至2,000,000Da的平均分子量。

45.根据权利要求44所述的方法，其中所述带多个电荷的阳离子化合物具有100至5,500Da的平均分子量。

46.根据权利要求44所述的方法，其中所述带多个电荷的阳离子化合物具有100至200,000Da的平均分子量。

47.根据权利要求44所述的方法，其中所述化合物具有至少10个正(或阳离子)电荷。

48.根据权利要求44所述的方法，其中所述化合物具有至少2个正电荷。

49.根据权利要求31所述的组合物，其中所述带多个电荷的阳离子化合物衍生自(i)线性聚乙烯亚胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸和C₁₂-C₁₄烷基缩水甘油醚，(ii)支化聚乙烯亚胺和2-乙基己基缩水甘油醚和(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵(APTAC)。

50.根据权利要求31所述的组合物，其中所述带多个电荷的阳离子化合物能够溶于或能够分散于水或所述腐蚀控制组合物中。

51.根据权利要求31所述的组合物，其中所述腐蚀控制组合物还包含另外的腐蚀抑制剂、有机溶剂、沥青质抑制剂、防蜡剂、防污剂、阻垢剂、乳化剂、水澄清剂、分散剂、破乳剂、逆破乳剂、气体水合物抑制剂、硫化氢清除剂、杀生物剂、防腐剂、pH调节剂、表面活性剂、增效剂或其组合。

52.根据权利要求31所述的组合物，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。

53.根据权利要求31所述的组合物，其中所述腐蚀控制组合物或其使用溶液的pH为2到11。

54.根据权利要求31所述的组合物，其中所述腐蚀控制组合物包括20wt-％到60wt-％的所述带多个电荷的阳离子化合物。

55.根据权利要求31所述的组合物，其中所述带多个电荷的阳离子化合物在所述水系统中具有0.1ppm至1000ppm的浓度。