[发明专利]一种双子咪唑啉缓蚀剂及其制备方法

说明书

发明涉及一种双子咪唑啉化合物、其制备方法以及该化合物作为缓蚀剂的应用。本发明提供的双子咪唑啉化合物结构如式(I)所示，式(I)中R₁、R₂独立地选自C10～C21的直连或支链烃基。本发明提供的双子咪唑啉化合物的制备方法以三乙烯四胺与C11～C22的直连或支链的有机酸为原料，经两步反应制得。第一步三乙烯四胺与脂肪酸脱水生成酰胺，第二步酰胺经过分子内脱水生成双子咪唑啉化合物。本发明提供的双子咪唑啉化合物作为缓蚀剂防锈性能优异，油溶性好。本发明提供的双子咪唑啉缓蚀剂的制备方法具有原料廉价易得，不使用有机溶剂的特点，易于工业化。。

技术领域

本发明涉及一种双子咪唑啉化合物、制备方法及其作为缓蚀剂的应用，属于有机合成化工技术领域。

背景技术

有机羧酸类防锈剂是应用最为广泛的油溶性金属防锈剂，但其酸值高，应用于工业油品时易造成油品酸值升高，且对油品的抗乳化、抗泡等性能有一定的负面影响。同时，有机羧酸类分子具有较强的极性，在应用于汽轮机油时，水的抽提作用使油品中有机羧酸类防锈剂的含量降低，润滑油的防锈能力下降甚至消失，引起设备锈蚀，缩短润滑油的换油周期。

双子咪唑啉及其衍生物是近几年来发展迅速的一种新型的防锈剂，它有两个(或两个以上)亲水基和两个(或两个以上)疏水基及一个间隔基团联结构成，这种特殊的分子结构使其能更好的吸附在金属表面。同时，双子咪唑啉型防锈剂能够在较低的浓度下更持久、更有效地抑制腐蚀。研究表明，在相同的浓度下，双子咪唑啉的缓蚀效率是常规咪唑啉的2倍以上，这使得其在石油化工、抑制金属腐蚀等领域具有很高的应用价值。

近年来，关于双子咪唑啉及其制备方法的研究已逐步展开，专利CN105541721A公布了一种双子咪唑啉季铵盐的制备方法，通过长链有机酸和有机多胺经酰胺化、环化过程得到咪唑啉基体，然后以环氧氯丙烷和二烷基胺反应得到中间体，最后再将咪唑啉基体和中间体进行反应得到双子咪唑啉季铵盐，结构如结构式1所示，该双子咪唑啉季铵盐是作为乳化剂用于制备乳化沥青。

专利CN105884688A公开了一种两性双子咪唑啉的制备方法，该方法首先将油酸与二乙烯三胺反应得到咪唑啉基体，再以咪唑啉基体与二氯乙烷、乙二胺反应制备得到双子咪唑啉，最后通过双子咪唑啉与乙醇及氯乙酸的反应得到两性双子咪唑啉，其具体步骤为:将油酸100公斤置入到反应釜中，加温到90℃，在搅拌条件下加入二乙烯三胺40公斤，启动真空泵机组，升温并搅拌，当反应釜內原料温度达到140℃时，保持每30分钟升温3-4℃的速度进行反应，当反应釜內原料温度达220℃时，将反应釜內的原料温度降到70℃，这样即合成了咪唑啉。将上述制备好的咪唑啉140公斤置入到反应釜中，加温到70-80℃，搅拌并加入二氯乙烷21公斤，在常压下反应2-3小时，即可合成双咪唑啉。第三步：合成两性双子咪唑啉，将上述制备好的双咪唑啉161公斤置入反应釜中，加入81公斤乙醇，再加入氯乙酸21公斤，将原料加温到70-80℃，在常压下反应2-3小时，即可合成得到两性双子咪唑啉,结构式如式2所示。

专利CN103289671A将双子咪唑啉基季铵盐型表面活性剂用于缓蚀剂组分，占缓蚀剂总质量的10％～30％。作为优选所述双子咪唑啉基季铵盐型表面活性剂的有效成份的化学式为[RN(R1)₂(R2)₃]₂⁺X₂^-，其中，R为C12～C18的直链烷基，R1，R2为C1～C4的烷基或H，X为卤素Cl或Br元素，有效成份的质量百分含量为81～85％。进一步作为优选，所述双子咪唑啉基季铵盐型表面活性剂是采用二氯(溴)丁烷为连接剂,脂肪酸为疏水基团，二乙烯三胺为亲水基团的初始原料合成制得。具体制备方法为在反应釜中依次加入双子咪唑啉基季铵盐型表面活性剂、双子吡啶季铵盐表面活性剂、复合增效剂、互溶剂和溶剂，在50－60℃下充分搅拌1-2个小时，配制成缓蚀剂。其实施例中涉及到的双子咪唑啉基季铵盐型表面活性剂的有效成份分别为结构式3和结构式4所示。