[发明专利]一种咪唑盐离子液体酸化缓蚀剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种咪唑盐离子液体酸化缓蚀剂及其制备方法与应用，属于油田化工缓蚀剂技术领域。

背景技术

缓蚀剂作为一种经济适用和高效的防腐蚀方法，在保护资源、减少材料损失方面起着重要的作用。近些年来，基于环境保护和可持续发展战略的需要，环境友好的缓蚀剂成为未来缓蚀剂发展的重要方向。现有的缓蚀剂大多都具有毒副作用，在生产和使用过程中对操作人员和生态环境存在较大危害，不满足当今绿色化学的发展要求。离子液体几乎没有蒸气压、不挥发、无色、无味；具有较大的稳定温度范围和较好的化学稳定性；同时极易溶于水有望成为新一代的“绿色缓蚀剂”。最初的离子液体主要用于电化学研究，目前，对离子液体的应用研究主要集中在乳液聚合、分离提纯、脱硫、色谱以及生物酶催化反应等领域，对于其缓蚀剂领域的研究和相关报道还比较少。王跃报道了长链烷基咪唑作用下铝箔的腐蚀行为（安徽化工，2009，第35卷，第2期），结果表明温度、盐酸浓度和长链烷基咪唑浓度对铝箔腐蚀有重要的影响。高阳报道合成了一系列不同链长的N-烷基苯并咪唑阳离子(NBIC),并研究了40℃温度下其对碳钢的缓蚀性能和作用机理（材料保护，2009，第42卷，第7期）。已报道的咪唑盐离子液体作为钢铁缓蚀剂在低温下（＜50℃）具有优良的缓蚀性能，50℃以上高温下缓蚀剂性能则没有报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种环境友好的咪唑盐离子液体酸化缓蚀剂，本发明还提供其制备方法与应用。

本发明人考察了咪唑盐离子液体在高温下的缓蚀性能，并探索了长链烷基咪唑盐离子液体碳链长度与缓蚀性能的关系，提出本发明。

本发明的技术方案如下：

一种咪唑盐离子液体缓蚀剂，是具有以下通式I结构的化合物：

式I中：R₁代表C1-C6的短链烷烃，R₂代表C10～C20的长链烷烃，Br代表溴元素，N代表氮元素。

优选的R₁为-CH₃，-C₂H₅，-C₄H₉。

根据本发明，优选的R₂为-C₁₀H₂₃，-C₁₂H₂₅，-C₁₄H₂₉，-C₁₆H₃₃，-C₁₈H₃₇。

根据本发明，优选的，通式I结构的化合物为1-十二烷基-3-甲基咪唑溴盐、1-十四烷基-3-甲基咪唑溴、1-十六烷基-3-甲基咪唑溴、1-十八烷基-3-甲基咪唑溴、1-十烷基-3-丁基咪唑溴盐、1-十四烷基-3-丁基咪唑溴盐,1-十六烷基-3-丁基咪唑溴盐。

进一步优选，通式I结构的化合物为1-十八烷基-3-甲基咪唑溴。

根据本发明，所述咪唑盐离子液体缓蚀剂的制备方法，包括步骤如下：

第一步：将咪唑与溴代正烷烃I按2～4:1摩尔比加入到高压反应釜中，所述溴代正烷烃I化学式为C_nH_2n+1Br，其中2≤n≤6；加入乙酸乙酯，其中乙酸乙酯加入量为咪唑和溴代正烷烃总摩尔比的15～20倍。将高压反应釜密封后置于恒温干燥箱中，在80～120℃下反应15～16h，将反应后的产物冷却至0℃后过滤，将滤后产物用乙酸乙酯重结晶后，用甲苯和正庚烷的混合溶剂洗涤2次，除去未反应的咪唑和溴代正烷烃。提纯后的产物在80℃的真空干燥箱中干燥6h得到N-烷基咪唑中间体C_n+3H_2n+4N₂，2≤n≤6；

第二步：将N-甲基咪唑或第一步反应制备的N-烷基咪唑中间体与溴代正烷烃II按1:1～1.2摩尔比加入到高压反应釜中，所述溴代正烷烃II化学式为C_nH_2n+1Br，其中10≤n≤20；加入乙酸乙酯溶剂，其中乙酸乙酯加入量为N-甲基咪唑或N-烷基咪唑中间体与溴代正烷烃II总摩尔比的15～20倍。将高压反应釜密封后置于恒温干燥箱中，在130℃下反应10～16h，得到粗产物，粗产物用甲苯洗涤纯化后得到相应长链烷基咪唑盐离子液体。

根据本发明，优选的，第一步所述甲苯和正庚烷的混合溶剂中甲苯和正庚烷体积比1:4；