咪唑啉類緩蝕劑的研究現(xiàn)狀及其展望

1、咪唑啉類緩蝕劑的研究現(xiàn)狀及其展望咪唑啉類緩蝕劑的研究現(xiàn)狀及其展望[摘要]介紹了咪唑啉類緩蝕劑的制備、影響產(chǎn)物收率的幾個主要因素并比較了不同咪唑啉衍生物的緩蝕性能，闡述了其緩蝕機理，最后介紹了咪唑啉類物質(zhì)的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景。[關(guān)鍵詞]咪唑啉；緩蝕機理；緩蝕性能；緩蝕劑1前言前言咪唑啉學(xué)名間二氮雜環(huán)戊烯，是白色針狀固體或白色乳狀液體[1]。合成初期咪唑啉主要應(yīng)用于印染和紡織業(yè)，隨著人們對它研究的逐步深入，發(fā)現(xiàn)咪唑啉在酸性條件下有十分優(yōu)良的緩蝕

2、性能，首次做為緩蝕劑使用是在1946年9月，是一種咪唑啉及其鹽的碳氧化合物[2]。我們所說的咪唑啉類緩蝕劑是以咪唑啉為中間體經(jīng)過改性的咪唑啉類衍生物。用FTIR對咪唑啉類物質(zhì)掃描發(fā)現(xiàn)其在1600㎝1處具有較強的吸收峰，究其原因是有C=N鍵的存在這也是鑒別咪唑啉類物質(zhì)的重要依據(jù)之一?，F(xiàn)在，它是鍋爐酸洗、油田水處理過程中常用的一種緩蝕劑。在美國各油田使用的有機緩蝕劑以咪唑啉類物質(zhì)最大。1.11.1咪唑啉及其衍生物的合成咪唑啉及其衍生物的合成

3、咪唑啉一般由有機酸和二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺在有機溶劑中進(jìn)行縮合反應(yīng)得到。反應(yīng)中所生成的水不利于反應(yīng)進(jìn)行。原因有二點：其一，從反應(yīng)動力學(xué)角度，生成的水不利于反應(yīng)向正方向進(jìn)行，使反應(yīng)速度減緩；其二，水的存在促使生成產(chǎn)物水解以及其他副反應(yīng)的進(jìn)行，導(dǎo)致產(chǎn)品純度下降。所以合成咪唑啉類緩蝕劑首先需要脫水處理。一般脫水方法有兩種：（1）真空法：在該法中反應(yīng)物在較低壓強下混合加熱，進(jìn)行第一次脫水后，程序升溫降壓除去水分，完成第二次脫水。（2

4、）溶劑法：第一次脫水在常壓下進(jìn)行，以甲苯或二甲苯為攜水劑，通過攜水劑和水共沸，將水從反應(yīng)容器中帶出，從而推動脫水反應(yīng)進(jìn)行。第一次脫水完成后，再減壓升溫進(jìn)行第二次脫水，完成環(huán)化反應(yīng)[3]?？赏ㄟ^測量反應(yīng)的產(chǎn)水量和產(chǎn)品酸值來確定反應(yīng)的終點[4]。上述方法各有利弊。溶劑合成法需要的反應(yīng)溫度低，產(chǎn)物不易變質(zhì)，但是采用出水量和產(chǎn)品酸值來判斷反應(yīng)終點所需要的時間比較長，且收率低；真空法則無溶劑回收問題，反應(yīng)時間較短，但是卻要求長時間使用真空系統(tǒng)，對

5、反應(yīng)設(shè)備的密封性要求比較高，否則產(chǎn)物容易變質(zhì)，原料多胺易被抽走。傅送保[5]根據(jù)這兩種方法的優(yōu)缺點，提出在反應(yīng)前期應(yīng)用溶劑法，后期結(jié)合真空法的混合法制備咪唑啉類物質(zhì)，兼顧了兩者的優(yōu)點，取得了較好的效果。關(guān)于咪唑啉衍生物，因其品種比較多，在這里對改性咪唑啉衍生物藥劑合成初步的介真空度容易抽走原料多胺；過低真空度不利于水分的排出，一般在0.074MPa－0.098MPa。所以，在反應(yīng)前期酰胺化過程保持較高的壓力，可以保證反應(yīng)物的反應(yīng)完全；在

6、反應(yīng)后期，保持較高的真空度可以抽出未反應(yīng)的原料、水分及其攜水劑，提高產(chǎn)品純度。（4）原料的配比關(guān)于原料的配比說法不一。理論上是原料摩爾比大概在1：1，實際上文獻(xiàn)一般在1：1.11：1.3左右，即胺略微過量，原因是過量的胺有助于咪唑啉的合成，同時可抑制副反應(yīng)的發(fā)生。（5）催化劑合成咪唑啉用的催化劑一般為活性氧化鋁或者酸性催化劑。日本科學(xué)家認(rèn)為在合成時加入鋅?；蛘哝V條可以抑制原料中胺類分解成二酰胺，保證主反應(yīng)順利進(jìn)行。2.2.測定咪唑啉濃度

7、的方法測定咪唑啉濃度的方法關(guān)于咪唑啉的濃度測定，還沒有成熟的方法。鐘振聲[11]根據(jù)表面活性劑濃度檢測方法－磷鎢酸法測定咪唑啉濃度，無論是定性還是定量都取得比較令人滿意的效果。除此以外，鐵氰化鉀法滴定也比較準(zhǔn)確，但是因指示劑毒性很強，這方面報道較少見。3.3.咪唑啉類物質(zhì)的緩蝕機理咪唑啉類物質(zhì)的緩蝕機理咪唑啉類緩蝕劑一般為兩性緩蝕劑。在金屬表面形成一層單分子保護(hù)膜，是一種吸附型緩蝕劑。但是咪唑啉季胺鹽卻是一種陽離子緩蝕劑。目前，咪唑啉類

8、緩蝕劑機理的理論還有待成熟，主要存在如下三種理論：（1）物理吸附。緩蝕劑在金屬表面的吸附源于緩蝕劑離子和金屬表面電荷產(chǎn)生靜電力和兩者之間的范德華力，其中靜電引力起重要作用。而咪唑啉季胺鹽類緩蝕劑由于存在季胺基團，其中的N具有很強的正電性，可以吸附金屬表面多余的電子而形成比較穩(wěn)定的膜。所以，它是一種陽離子緩蝕劑。（2）化學(xué)吸附。一般的緩蝕劑的成因是和極性基團和非極性基團的性質(zhì)分不開的。極性基團的中心原子N、O、S等有未共用的孤對電子，而金

9、屬表面存在空的d軌道時，中心電子的孤對電子就會與金屬中的空d軌道相互作用形成配位鍵，使緩蝕劑分子吸附于金屬表面。一般的咪唑啉類物質(zhì)就是這種供電子型緩蝕劑。（3）π鍵吸附如果分子結(jié)構(gòu)中含有π電子物質(zhì)的話，那么π鍵吸附就是具有這樣結(jié)構(gòu)的有機緩蝕劑的吸附原因之一。它能向金屬表面空的d軌道提供電子而形成配位鍵，這就是π鍵吸附。這種吸附受附近原子基團的影響，主要與π鍵的空間位置位阻有關(guān)。空間位阻小，有利于其在金屬表面形成緊密排列，可增大覆蓋率從而