一種不對稱雙子咪唑啉磷酸酯鹽表面活性劑的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種不對稱雙子咪唑啉磷酸酯鹽表面活性劑的制備方法，包括以下步驟：第一步，不對稱雙子咪唑啉中間體的合成：第二步，3

【技術實現步驟摘要】
一種不對稱雙子咪唑啉磷酸酯鹽表面活性劑的制備方法


[0001]本專利技術屬于表面活性劑
，具體涉及一種不對稱雙子咪唑啉磷酸酯鹽表面活性劑 的制備方法。

技術介紹

[0002]金屬腐蝕是使設備壽命減短，導致生產停運和環境污染的主要原因之一。實踐證明在各 種金屬腐蝕的防護方法中，使用緩蝕劑是工藝簡便、成本低廉，適用性強的一種方法，它己 廣泛應用于石油和天然氣的開采煉制、機械、化工和能源等行業。咪唑啉環為五元環，其中 兩個氮原子和磷原子可以提供孤電子對與鐵原子的空軌道形成配位鍵，從而增強緩蝕劑分子 與金屬之間的吸附能力，使咪唑啉表面活性劑分子穩定的吸附在金屬表面，對于碳鋼、黃銅、 鋁、鋁合金等均具有優良的緩蝕性能。咪唑啉類緩蝕劑已大規模大范圍使用，但同樣存在水 溶性較差、防護周期短等問題。
[0003]咪唑啉雙子表面活性劑分為對稱型和不對稱型，對稱型咪唑啉雙子表面活性劑由于合成 工藝相對簡單，容易制備，研究的較多。不對稱型雙季銨鹽分子結構中兩個疏水基不同，分 別為雜環和烷基鏈或者是兩個不同長度的烷基鏈，與對稱型雙季銨鹽相比，由于其特殊的結 構而具有更優良的性能，特別是在金屬腐蝕領域顯現良好的緩蝕性能。但是合成工藝復雜一 些，還處于起步階段，現有研究報道的合成方法原材料毒性大、物料浪費嚴重、環保性差、 嚴重缺乏經濟性，無法大規模工業化。
[0004]公開號為CN112047886A的專利申請采用油酸和胺合成了油酸咪唑啉。公開號為 CN111995578A的專利申請用油酸與二乙烯三胺反應，合成了單環咪唑啉中間體，再與二氯 乙烷混合，進行聯結反應，得到雙子咪唑啉中間體。這類咪唑啉緩蝕劑一般水溶性較差，應 用范圍有限。

技術實現思路

[0005]針對現有技術中咪唑啉類表面活性劑存在的水溶性較差、金屬緩蝕防護周期短，3
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氯
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羥基丙磷酸酯銨重結晶提純時周期很長，需要用到大量有機溶劑等技術問題，本專利技術的目的 是提供一種不對稱雙子咪唑啉磷酸酯鹽表面活性劑的制備方法，工藝簡單，不用有機溶劑， 產品不含有機堿。
[0006]為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案如下：
[0007]本專利技術的第一方面提供了一種不對稱雙子咪唑啉磷酸酯鹽表面活性劑的制備方法，包括 以下步驟：
[0008]第一步，不對稱雙子咪唑啉中間體的合成：
[0009]在氮氣保護下，將C8～C
18
脂肪酸、有機多胺、磷酸混合，在真空負壓為1500～30000Pa (優選為13000～20000Pa)的條件下，升溫至100～200℃(優選為140℃)，反應2～10h(優 選為2～3h)，再加入C
12
～C
18
脂肪酸，梯度升溫至130～250℃(優選為160～180℃，更優選 170℃)，反應1～8h(優選為3～4h)，然后升溫至220～250℃進行環化反應，直至無
水蒸出為 止，得到不對稱雙子咪唑啉中間體；
[0010]所述磷酸占C8～C
18
脂肪酸、有機多胺、C
12
～C
18
脂肪酸和磷酸總質量的質量百分比為 0.01～1％；
[0011]所述C8～C
18
脂肪酸、C
12
～C
18
脂肪酸和有機多胺的摩爾比為(0.9～1.1)：(0.9～1.1)： (0.3～1.5)；
[0012]所述有機多胺為二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一種；
[0013]所述C8～C
18
脂肪酸為油酸、亞油酸、肉豆蔻酸、月桂酸中的一種；
[0014]所述C
12
～C
18
脂肪酸為月桂酸、正癸酸、正辛酸中的一種；
[0015]所述C8～C
18
脂肪酸與所述C
12
～C
18
脂肪酸不同時為同一種脂肪酸；
[0016]第二步，3
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氯
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2羥基丙磷酸酯銨水溶液的合成：
[0017]將磷酸二氫銨溶于水中，磷酸二氫銨與水的質量比為1:(5～20)(優選為1:(5～12))， 攪拌升溫至60～100℃(優選為75～85℃)，在冷凝回流條件下，再滴加環氧氯丙烷反應1～6h (優選為3～5h)，得到透明3
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氯
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2羥基丙磷酸酯銨水溶液；
[0018]所述磷酸二氫銨和環氧氯丙烷的摩爾比為(1～2):1；
[0019]第三步，烷基化反應：
[0020]在第二步的透明3
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氯
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2羥基丙磷酸酯銨水溶液中加入第一步得到的不對稱雙子咪唑啉中 間體、有機堿，攪拌升溫至50～95℃，反應1～10h(優選為3～5h)，得到不對稱雙子咪唑啉 磷酸酯鹽表面活性劑；
[0021]所述不對稱雙子咪唑啉中間體、3
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氯
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2羥基丙磷酸酯銨、有機堿的摩爾比為1: (1.1～3):(0.5～3)；
[0022]所述有機堿為氨水、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺。
[0023]所述不對稱雙子咪唑啉磷酸酯鹽表面活性劑的主要成分結構式如下：
[0024][0025]其中，R1為C
12
～C
18
脂肪酸烷基基團，R2為C
12
～C
18
脂肪酸烷基基團；
[0026]所述C
12
～C
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脂肪酸烷基基團為以下基團的一種：
[0027]油酸烷基基團：CH3(CH2)7CH＝CH(CH2)7?
[0028]亞油酸烷基基團：CH3(CH2)4CH＝CHCH2CH＝CH(CH2)7?
[0029]松香酸烷基基團：
[0030]飽和脂肪酸基團：CH3(CH2)
14
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CH3(CH2)
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。
[0031]所述第一步中，不對稱雙子咪唑啉中間體的酸值為0.2～3mg KOH/g，優選為0.5～2.6mgKOH/g。
[0032]所述第一步中，梯度升溫是以5～25℃/h升溫速率梯度升溫。
[0033]所述第一步中，磷酸占C8～C
18
脂肪酸、有機多胺、C
12
～C
18
脂肪酸和磷酸總質量的質量 百分比為0.2％。
[0034]所述第一步中，C8～C
18
脂肪酸、C
12
～C
18
脂肪酸和有機多胺的摩爾比為1:1:(1.01～1.1)。
[0035]所述第一步中，有機多胺為二乙烯三胺。
[0036]所述第二步中，磷酸二氫銨和環氧氯丙烷的摩爾比為(1.1～1.2):1。
[0037]所述第三步中本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種不對稱雙子咪唑啉磷酸酯鹽表面活性劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：第一步，不對稱雙子咪唑啉中間體的合成：在氮氣保護下，將C8～C
18
脂肪酸、有機多胺、磷酸混合，在真空負壓為1500～30000Pa的條件下，升溫至100～200℃，反應2～10h，再加入C
12
～C
18
脂肪酸，梯度升溫至130～250℃，反應1～8h，然后升溫至220～250℃進行環化反應，直至無水蒸出為止，得到不對稱雙子咪唑啉中間體；所述磷酸占C8～C
18
脂肪酸、有機多胺、C
12
～C
18
脂肪酸和磷酸總質量的質量百分比為0.01～1％；所述C8～C
18
脂肪酸、C
12
～C
18
脂肪酸和有機多胺的摩爾比為(0.9～1.1)：(0.9～1.1)：(0.3～1.5)；所述有機多胺為二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一種；所述C8～C
18
脂肪酸為油酸、亞油酸、肉豆蔻酸、月桂酸中的一種；所述C
12
～C
18
脂肪酸為月桂酸、正癸酸、正辛酸中的一種；所述C8～C
18
脂肪酸與所述C
12
～C
18
脂肪酸不同時為同一種脂肪酸；第二步，3
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氯
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2羥基丙磷酸酯銨水溶液的合成：將磷酸二氫銨溶于水中，磷酸二氫銨與水的質量比為1:(5～20)，攪拌升溫至60～100℃，在冷凝回流條件下，再滴加環氧氯丙烷反應1～6h，得到透明3
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2羥基丙磷酸酯銨水溶液；所述磷酸二氫銨和環氧氯丙烷的摩爾比為(1～2):1；第三步，烷基化反應：在第二步的透明3
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【專利技術屬性】
技術研發人員：張高飛，張威，王豐收，劉兵，司麗麗，李蕊，
申請(專利權)人：上海發凱化工有限公司，
類型：發明
國別省市：