咪唑啉类缓蚀剂的研究现状及其展望

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1、咪唑啉类缓蚀剂的研究现状及其展望[摘要]介绍了咪唑啉类缓蚀剂的制备、影响产物收率的几个主要因素并比较了不同咪唑啉衍生物的缓蚀性能，阐述了其缓蚀机理，最后介绍了咪唑啉类物质的应用现状及前景。[关键词]咪唑啉；缓蚀机理；缓蚀性能；缓蚀剂1前言咪唑啉学名间二氮杂环戊烯，是白色针状固体或白色乳状液体[1]。合成初期,咪唑啉主要应用于印染和纺织业，随着人们对它研究的逐步深入，发现咪唑啉在酸性条件下有十分优良的缓蚀性能，首次做为缓蚀剂使用是在1946年9月，是一种咪唑啉及其盐的碳氧化合物[2]。我们所说的咪唑啉类缓蚀剂是以咪唑啉为中间体经过改性的咪唑啉类衍生物。用F

2、TIR对咪唑啉类物质扫描发现其在1600㎝-1处具有较强的吸收峰，究其原因是有C=N键的存在,这也是鉴别咪唑啉类物质的重要依据之一。现在，它是锅炉酸洗、油田水处理过程中常用的一种缓蚀剂。在美国各油田使用的有机缓蚀剂以咪唑啉类物质最大。1.1咪唑啉及其衍生物的合成咪唑啉一般由有机酸和二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺在有机溶剂中进行缩合反应得到。反应中所生成的水不利于反应进行。原因有二点：其一，从反应动力学角度，生成的水不利于反应向正方向进行，使反应速度减缓；其二，水的存在促使生成产物水解以及其他副反应的进行，导致产品纯度下降。所以合成咪唑啉类缓蚀剂首先需

3、要脱水处理。一般脱水方法有两种：（1）真空法：在该法中反应物在较低压强下混合加热，进行第一次脱水后，程序升温降压除去水分，完成第二次脱水。（2）溶剂法：第一次脱水在常压下进行，以甲苯或二甲苯为携水剂，通过携水剂和水共沸，将水从反应容器中带出，从而推动脱水反应进行。第一次脱水完成后，再减压升温进行第二次脱水，完成环化反应[3]。可通过测量反应的产水量和产品酸值来确定反应的终点[4]。上述方法各有利弊。溶剂合成法需要的反应温度低，产物不易变质，但是采用出水量和产品酸值来判断反应终点所需要的时间比较长，且收率低；真空法则无溶剂回收问题，反应时间较短，但是却要求

4、长时间使用真空系统，对反应设备的密封性要求比较高，否则产物容易变质，原料多胺易被抽走。傅送保[5]根据这两种方法的优缺点，提出在反应前期应用溶剂法，后期结合真空法的混合法制备咪唑啉类物质，兼顾了两者的优点，取得了较好的效果。关于咪唑啉衍生物，因其品种比较多，在这里对改性咪唑啉衍生物药剂合成初步的介绍。改性咪唑啉衍生物药剂合成的路线主要有2条：乙氧基化反应和季胺化反应。（1）聚氧乙烯环烷酸咪唑啉的合成（乙氧基化反应）咪唑啉+环氧乙烷——聚氧乙烯环烷酸咪唑啉（2）咪唑啉季胺盐的合成（季胺化反应）咪唑啉+氯化苄——咪唑啉季胺盐以下是根据上述的合成路线制备的产品

5、表1咪唑啉缓蚀剂合成工艺产品原料条件产品性质2-甲基咪唑啉乙酰胺+乙二胺镁催化剂加热淡黄色固体烷基咪唑啉环烷酸+机多胺加热两步缩合脱水淡黄色固体双咪唑啉季胺盐乙二胺＋己二腈为2:1摩尔比催化剂、80℃－120℃3－4h土褐色液体，能溶于乙醇、丙酮、水，有芳香油味1，1-二羧酸甲基-2-十七烃基咪唑啉季胺盐混合物油酰氯＋乙二胺＋氯乙酸真空加热、脱水、环化凝状黄色物质1.2咪唑啉及其衍生物在合成过程中需要注意的几个问题（1）温度在合成咪唑啉类物质的反应中，一般都需要在两个不同的温度段进行反应，所以，控制好温度极其重要。目前，对反应温度尚未达成统一的认识。但是

6、，徐宝晖[6]总结出这样一个规律：提高最高反应温度有利于最终反应的进行。在这里需要注意的是，在有空气存在的情况下，如果温度过高，则易导致反应物与生成物被氧化，其中最明显的现象就是物质的颜色变深。这也是溶剂法所制备的产品普遍比真空法产品纯度低的主要原因，改善的方法主要是通入氮气作为保护气。（2）时间目前，对于合成咪唑啉的时间看法很不一致。如史足华等就认为咪唑啉的合成时间在9小时左右为宜。黄准[8]在做工业试验时也认为在9－10小时进行反应可以生成高纯度的咪唑啉缓蚀剂。刘三威等[9]等却认为，合成在15小时左右反应比较完全。马涛等[10]认为在3～7小时反应

7、即达到终点。（3）真空度无论是真空法还是溶剂法都需要保持一定的真空度。因为在一定的真空条件下可以提高反应深度，产率较高。但是在真空法中，过高或者过低的真空度对反应都不利。过高的真空度容易抽走原料多胺；过低真空度不利于水分的排出，一般在0.074MPa－0.098MPa。所以，在反应前期酰胺化过程保持较高的压力，可以保证反应物的反应完全；在反应后期，保持较高的真空度可以抽出未反应的原料、水分及其携水剂，提高产品纯度。（4）原料的配比关于原料的配比说法不一。理论上是原料摩尔比大概在1：1，实际上文献一般在1：1.1-1：1.3左右，即胺略微过量，原因是过量的

8、胺有助于咪唑啉的合成，同时可抑制副反应的发生。（5）催化剂合成咪唑啉用的催化剂一