咪唑啉類緩蝕劑的合成與緩蝕性能.研究

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1、瞇唑啉類緩蝕劑的合成與緩蝕性能研究1文獻(xiàn)綜述1．1緩蝕劑的定義大部分金屬都有自動腐蝕的傾向，除貴重金屬外，很少有天然的純金屬，這說明大部分金屬本身是不穩(wěn)定的，在與介質(zhì)接觸時，它們有自發(fā)地轉(zhuǎn)化成金屬化合物的傾向，這就是金屬腐蝕的根本原因。研究金屬腐蝕的重要意義是多方面的。第一是經(jīng)濟(jì)方面，這包括降低因管道、貯罐、各類機(jī)械的金屬零件結(jié)構(gòu)的腐蝕所造成的損失：其次是提高設(shè)備運(yùn)行的安全性，因?yàn)殄仩t、壓力容器、儲存有毒物質(zhì)的金屬容器、輪船、航天航空設(shè)備的腐蝕可能造成災(zāi)難性的事故；第三是保護(hù)資源，主要是保護(hù)金屬資源，不僅因?yàn)樗?/p>

2、們在全世界的儲藏量有限，而且它們的浪費(fèi)還伴隨著這些金屬構(gòu)件生產(chǎn)和制造過程中的能源和水的浪費(fèi)。而合理的使用緩蝕劑正是防止金屬及其合金在環(huán)境介質(zhì)中發(fā)生腐蝕的有效方法。在美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(ASTM)《關(guān)于腐蝕和腐蝕試驗(yàn)術(shù)語的標(biāo)準(zhǔn)定義》中，緩蝕劑是“一種以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境(介質(zhì))中時，可以防止或減緩腐蝕的化學(xué)物質(zhì)或幾種化學(xué)物質(zhì)的混合物”。一般來說，緩蝕劑是指那些用在金屬表面起防護(hù)作用的物質(zhì)，加入微量或少量這類化學(xué)物質(zhì)就可使金屬材料在該介質(zhì)中的腐蝕速度明顯降低，同時還能保持金屬材料原來的物理機(jī)械性能不變。緩蝕

3、劑技術(shù)由于具有良好的效果和較高的經(jīng)濟(jì)效益，已成為防腐蝕技術(shù)中應(yīng)用撮廣泛的方法之一。緩蝕劑廣泛地應(yīng)用于化學(xué)清洗、大氣環(huán)境、工業(yè)用水、機(jī)器、儀表制造及石油化工生產(chǎn)過程中，并在某些工業(yè)生產(chǎn)中成為不可取代的重要防護(hù)措施。人類使用緩蝕劑防腐蝕有著悠久的歷史“1，1860年英國公布了第一個緩蝕劑專利，從此開始了從天然植物一礦物原料，從無機(jī)一有機(jī)一人工合成的緩蝕劑研究、應(yīng)用時代。隨著有機(jī)緩蝕劑的應(yīng)用，有關(guān)緩蝕劑的機(jī)理問題也逐漸為人們重視。反過來，人們對機(jī)理的深入研究又指導(dǎo)了緩蝕劑的研究和應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)了從實(shí)踐到理論再來指導(dǎo)實(shí)

4、踐的飛越。1．2咪唑啉表面活性劑的合成1．2．1引言瞇唑啉是含兩個氮原子的五元雜環(huán)化合物，其母體結(jié)構(gòu)是咪唑，二氫代咪唑被命名為咪嘩啉，其雜環(huán)大小與咪唑一致(圖1，圖2)。3。咪唑啉類緩蝕劑的合成與緩蝕性能研究Hl礦飛fH——C——N——H圖1咪唑×之rc＼f乏H咪唑啉是一種兩性表面活性劑，最早是由Hans·S·Mannheimer在五十年代開發(fā)的?！?。這類化合物的分子中至少包括一個陽離子基團(tuán)和一個陰離子基團(tuán)，即能夠攜帶正、負(fù)兩種離子電荷，當(dāng)兩種離子基團(tuán)的離子價相等時，就成為～個離子平衡的兩性物。這類兩性化合物

5、，在不同的pH范圍內(nèi)理論上應(yīng)顯示出不同的離子性。即在酸性溶液中顯示陽離子，在中性溶液中顯示中性，在堿性溶液中顯示陰離子。咪唑啉表面活性劑的合成屬于縮聚熱反應(yīng)，通常采用下述兩步法合成路線：第一步是由脂肪酸和多胺進(jìn)行縮合反應(yīng)，脫去2摩爾水，形成環(huán)狀咪唑啉中間體，如反應(yīng)式(1)。該反應(yīng)所用的脂肪酸通常為c?！玞。。的脂肪酸。多胺常為N一(B一羥乙基)一Z．二胺(HEED)，二乙烯三胺(DETA)，三乙烯四胺(TETA)等。第二步反應(yīng)是將縮合產(chǎn)物(1)與1至2摩爾比的氯乙酸鈉或其它能引入陰離子官能團(tuán)的季銨化試劑進(jìn)行季銨

6、化反應(yīng)，如反應(yīng)式(2)。引入羧基作陰離子基團(tuán)常用的季銨化試劑有：氯乙酸鈉、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸等。引入磺酸基作陰離子基團(tuán)常用的季銨化試劑有：2-羥基一1，3-丙烷磺內(nèi)酯、3-氯一2一羥基丙磺酸、1，3-丙烷磺內(nèi)酯。引入磷酸酯基作陰離子基團(tuán)常用的季銨化試劑是磷酸酯鹵化物。RCOOH+HNCH：CH,NHCHzCHzOH警R-6．Nil．CH：CH：NHCHzCH：OH+剛i)<／CH2CH20H署卜匿1c?。H卜nC--N----I：CH20H+：幽f／q—CH，CHCCH0HCICHCOONaCH斗O

7、HR一+：型!芏2lR——■—一☆一，1nw＼CHzCOONa／+NaCI一墮些墮耋堡墮型塑魚墮量堡墊壘!!墮窒1．2．2瞇唑啉中間體的合成在咪唑啉中間體的合成過程中，除上述主反應(yīng)外，還包括下列副反應(yīng)：PRCOOH+H：NHCH，NHCH：CH：OH尋一RCNHCH：CHjNHCH2CH：OH+HzO(a)o0寄2；；3RcNcH2cH20H+H20CH：CHzNH(b)Ol蕁一RcNHcH2cH2NcH2cH20H+H20r㈤其中(a)和(b)均可以形成咪唑啉，而(c)二酰胺一般不能轉(zhuǎn)化為咪唑啉，而且由于其不

8、能進(jìn)行季銨化反應(yīng)，是影響咪唑啉表面活性劑質(zhì)量的主要雜質(zhì)。一般都把產(chǎn)品中二酰胺的含量的高低作為衡量咪唑啉質(zhì)量的標(biāo)志。二酰胺含量越低產(chǎn)品質(zhì)量越好，如果二酰胺的含量過高，季銨化后的產(chǎn)品易于出現(xiàn)沉淀，影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性。一般可以通過加大原料中胺的投料量，保持胺過量，以達(dá)到降低二酰胺的含量的目的。嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度、時間、壓力等因素，也可以降低二酰胺的含量。該反應(yīng)過程的特點(diǎn)是需要一定的溫度，而溫度的