CN110344063A - 一种改性咪唑啉缓蚀剂及其制备方法 - Google Patents

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梁万根
崔卫华
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宋吻吻
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Abstract

本发明属于化工领域，具体涉及一种改性咪唑啉缓蚀剂及其制备方法，该缓蚀剂的组成按重量份计为改性咪唑啉10～20份、有机胺5～25份，溶剂55‑85份，其中所述的改性咪唑啉是以硫脲为改性剂在酸性条件下对酰胺化咪唑啉进行改性获得的，所获得的缓蚀剂，按200ppm加剂量添加酸性水溶液中进行缓蚀率测试，发现其相比较市场咪唑啉聚氧乙烯醚缓蚀率高，且成本较低，适合推广和应用。

Description

一种改性咪唑啉缓蚀剂及其制备方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种改性咪唑啉缓蚀剂及其制备方法。
背景技术
缓蚀剂作为目前金属防腐中最常用的防护方法之一，被大量的应用在金属腐蚀中。目前市面上的缓蚀剂种类有季铵盐、聚氧乙烯醚、酰胺类缓蚀剂主剂，市场应用量最多的是聚氧乙烯醚类，聚氧乙烯醚类的咪唑啉防腐蚀效果好因此被大量应用在金属防腐领域。
聚氧乙烯醚类的咪唑啉制备工艺复杂，改性后的咪唑啉价格比较昂贵，众多的科研工作者在尝试应用不同的改性试剂对咪唑啉进行改性。一般含N的缓蚀剂对CO2腐蚀的抑制效果不够理想，必须选用分子中含有N，P，S的缓蚀剂才能对二氧化碳起到良好的抑制效果，但是现有技术中如何将N，P，S元素同时融入到缓蚀剂中还处于空白状态。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性咪唑啉缓蚀剂及其制备方法，该缓蚀剂的组成按重量份计为改性咪唑啉10～20份、有机胺5～25份，溶剂55-85份，其中所述的改性咪唑啉是以硫脲为改性剂在酸性条件下对酰胺化咪唑啉进行改性获得的，所获得的缓蚀剂，按200ppm加剂量添加酸性水溶液中进行缓蚀率测试，发现其相比较市场咪唑啉聚氧乙烯醚缓蚀率高，且成本较低，适合推广和应用。
本发明的主要改进点在于提供了对咪唑啉的改性方案，其具体步骤如下所示：
(1)咪唑啉的制备：在500ml的三口圆底烧瓶中，加入2mol乙酸和1mol三乙烯四胺，在温度140℃下加热缩合4小时，继续升温至160℃反应4小时进行咪唑啉脱水进行酰胺化，得到酰胺化咪唑啉，如式1所示；反应方程式如下：
(2)咪唑啉环化：在装有油水分离器以及500ml的三口烧瓶中加入各1mol的式1所示酰胺化咪唑啉和丙酸，将温度升温至160℃，在30min内缓慢将0.2mol甲苯滴入体系内，继续升温至200℃环化8小时，得到咪唑啉中间体，如式2所示；
(3)咪唑啉的改性：
500ml的圆底烧瓶中加入上步中获得的式2所示化咪唑啉中间体，升温至45℃时，加入0.2mol硫脲、用HCl调节pH＝6，在此条件下催化反应6h，得到改性的咪唑啉，如式3所示；
采用上述方案改性的咪唑啉与现有技术中的聚氧乙烯醚咪唑啉从结构上有明显的差异，现有的聚氧乙烯醚咪唑啉的N原子可以吸附在金属表面，而本发明通过上述改性获得的咪唑啉中的N、S原子共同作用使得缓蚀剂分子具有更高的电子云密度，形成了更多的吸附点可以与金属表面的d轨道有效的结合，因此吸附的概率和效率明显高于现有的聚氧乙烯醚咪唑啉，而由于吸附效率大大提高，使得其缓蚀率有了明显的进步，可以起到更好的缓蚀效果，根据发明人的检测，10％主剂改性咪唑啉与5％乙二胺的缓蚀剂，即可达与聚氧乙烯醚咪唑啉12％以及乙二胺含量15％的缓蚀剂相同的缓蚀率；效果提升明显，且上述改性的成本较低，可以更好的推广和应用。
在获得了上述的硫脲基改性咪唑啉后，发明人进一步提供了改性咪唑啉缓蚀剂，其组成按重量份计为10～20份、有机胺5～25份，溶剂55-85份；
其中所述的溶剂为去离子水；
有机胺为乙二胺或杂环胺，优选乙二胺。
更进一步的，其组成按重量份计为改性咪唑啉10份、有机胺5份，溶剂85份；
在上述组分的基础上，发明人公开了所述缓蚀剂的制备方法如下：
将上述制备的硫脲基改性咪唑啉、有机胺和去离子水按组分比例加入反应釜中，在30-60℃搅拌混合均匀即可得中和缓蚀剂；
发明人利用该缓蚀剂按200ppm加剂量添加酸性水溶液中进行缓蚀率测试，硫脲改性后的咪唑啉相比较市场咪唑啉聚氧乙烯醚缓蚀率提高明显，最高可达到97.22％。
综上所述，本发明的发明人所获得的缓蚀剂，按200ppm加剂量添加酸性水溶液中进行缓蚀率测试，发现其相比较市场咪唑啉聚氧乙烯醚缓蚀率高，且成本较低，适合推广和应用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种改性咪唑啉缓蚀剂，其组成按重量份计为改性咪唑啉10份、有机胺5份，溶剂85份；
其中所述的溶剂为去离子水；
有机胺为乙二胺；
其中所述的改性咪唑啉的制备方法，具体步骤如下所示：
(1)咪唑啉的制备：在500ml的三口圆底烧瓶中，加入2mol乙酸和1mol三乙烯四胺，在温度140℃下加热缩合4小时，继续升温至160℃反应4小时进行咪唑啉脱水进行酰胺化，得到酰胺化的咪唑啉，如式1所示；反应方程式如下：
(2)咪唑啉环化：在装有油水分离器以及500ml的三口烧瓶中加入各1mol的式1所示酰胺化的咪唑啉和丙酸，将温度升温至160℃，在30min内缓慢将0.2mol甲苯滴入体系内，继续升温至200℃环化8小时，得到咪唑啉中间体，如式2所示；
(3)咪唑啉改性：
500ml的圆底烧瓶中加入上步中获得的式2所示咪唑啉中间体，升温至45℃时，加入0.2mol硫脲、用HCl调节pH＝6，在此条件下催化反应6h，得到改性的咪唑啉，如式3所示；
在获得上述将上述的硫脲基改性咪唑啉之后，发明人进一步将制备的硫脲基改性咪唑啉、乙二胺和去离子水按组分比例加入反应釜中，在30-60℃搅拌混合均匀即可得中和缓蚀剂。
实施例2
一种改性咪唑啉缓蚀剂，其组成按重量份计为改性咪唑啉10份、有机胺15份，溶剂55份；
其中所述的溶剂为去离子水；
有机胺为杂环胺；
其中所述的改性咪唑啉的制备方法如实施例1中所示：
之后将制备的硫脲基改性咪唑啉、杂环胺和去离子水按组分比例加入反应釜中，在30-60℃搅拌混合均匀即可得中和缓蚀剂。
实施例3
一种改性咪唑啉缓蚀剂，其组成按重量份计为改性咪唑啉20份、有机胺25份，溶剂75份；
其中所述的溶剂为去离子水；
有机胺为乙二胺；
其中所述的改性咪唑啉的制备方法如实施例1中所示：
之后将制备的硫脲基改性咪唑啉、乙二胺和去离子水按组分比例加入反应釜中，在30-60℃搅拌混合均匀即可得中和缓蚀剂。
实验例
将实施例1制备的中和缓蚀剂与市场上直接购得的聚氧乙烯醚咪唑啉缓蚀剂，按照主要缓蚀组分用量相同的方案，在同等条件下进行缓蚀实验，结果发现按200ppm的量添加酸性水溶液中进行缓蚀率测试时，聚氧乙烯醚咪唑啉缓蚀剂缓蚀率为89.2％；而实施例1制备的中和缓蚀剂缓蚀剂为95.38％，缓蚀效果明显优于现有技术；
而若要达到与实施例1等同的缓蚀效果，则需要聚氧乙烯醚咪唑啉含量提高到12％以及乙二胺含量提高到15％，其缓蚀率才可以达到95.2％，可见本申请的成本较之现有技术也有明显的降低，适合推广和应用；
采用相同的比对实验条件，对实施例2和3的技术方案进行了缓蚀实验，结果发现实施例2和3的缓蚀率分别达到了97.22％和98.3％，较之实施例1的方案更高，足见本申请的技术方案的效果已经远远优于现有常用缓蚀剂。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种改性咪唑啉缓蚀剂，其特征在于，其组成按重量份计为改性咪唑啉10～20份、有机胺5～25份，溶剂55-85份；
其中所述的溶剂为去离子水；
有机胺为乙二胺或杂环胺。
2.根据权利要求1所述的改性咪唑啉缓蚀剂，其特征在于，
所述的改性咪唑啉，其制备方法具体步骤如下：
(1)制备咪唑啉：在500ml的三口圆底烧瓶中，加入2mol乙酸和1mol三乙烯四胺，在温度140℃下加热缩合4小时，继续升温至160℃反应4小时进行咪唑啉脱水进行酰胺化，得到咪唑啉的中间体，如式1所示；反应方程式如下：
(2)咪唑啉环化：在装有油水分离器以及500ml的三口烧瓶中加入各1mol的式1所示酰胺化咪唑啉和丙酸，将温度升温至160℃，在30min内缓慢将0.2mol甲苯滴入体系内，继续升温至200℃环化8小时，得到咪唑啉中间体，如式2所示；
(3)咪唑啉改性：
500ml的圆底烧瓶中加入上步中获得的式2所示咪唑啉中间体，升温至45℃时，加入0.2mol硫脲、用HCl调节pH＝6，在此条件下催化反应6h，得到改性的咪唑啉，如式3所示；
3.根据权利要求1所述的改性咪唑啉缓蚀剂，其特征在于，
所述的有机胺为乙二胺。
4.根据权利要求1所述的改性咪唑啉缓蚀剂，其特征在于，
所述缓蚀剂组成按重量份计为改性咪唑啉10份、有机胺5份，溶剂85份。
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