一种含全氟烷基双子咪唑啉及其制备和应用制造技术

本发明专利技术提供一种含全氟烷基双子咪唑啉，其结构如式(I)所示：其中，R

【技术实现步骤摘要】
一种含全氟烷基双子咪唑啉及其制备和应用


[0001]本专利技术属于有机合成化工
，具体涉及一种含全氟烷基双子咪唑啉及其制备和应用。

技术介绍

[0002]随着我国石油开采技术的发展，油气资源开发挖潜过程中遇到了一些关于增产增注、油水分离、含油污水减排新问题，如：化学驱、稠油热采、CO2驱等采出液油水分离、污水处理、设备腐蚀结垢控制难度增加难题；深水油气藏开发中的超高温、超临界CO2混相流体腐蚀和硫化氢控制难题；中低渗油田降压、减阻、增注难题；高凝、高粘原油集输难题；CO2驱防气窜封堵难题以及高含水油田大孔道封堵。
[0003]在新的生产工艺下，超高温、超高CO2浓度、高H2S浓度导致的腐蚀，严重影响了油田的生产挖潜。而缓蚀剂作为一种有效的减缓油管及设备腐蚀的防护手段，近些年来得到了越来越多的关注和使用。由于传统的缓蚀剂对于环境变化比较敏感，高温、高盐以及低pH值等苛刻环境会使普通缓蚀剂的成分发生变化，导致缓蚀剂失效，不能减缓油水管线的腐蚀甚至加剧腐蚀。因此，提供一种能够在恶劣的环境下延缓油水输送管线及设备腐蚀的缓蚀剂是十分必要的。
[0004]咪唑啉是一种常用的缓蚀剂，无毒、无刺激性气味，对人体及周围环境没有危害，属于环境友好型缓蚀剂。由于其独特的分子结构，咪唑啉缓蚀剂对于碳钢、合金钢、黄铜、铝、铝合金等具有优良的缓蚀性能，在硫酸、盐酸、磷酸、柠檬酸等各种酸性介质中均可起到良好的缓蚀作用，尤其对H2S、CO2腐蚀具有较好的抑制作用，因而在酸洗、水处理、石油工业、防锈包装中具有广泛的应用。
>[0005]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。
[0006]但是，目前咪唑啉或双子咪唑啉类缓蚀剂由于分子内含有烃基，比较容易高温高二氧化碳环境下失效。本专利技术提供了一种新方法，保障缓蚀剂在高温、超高CO2浓度、高H2S浓度等恶劣工况条件下的应用。

技术实现思路

[0007]鉴于上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种含全氟烷基双子咪唑啉化合物、其制备方法，以及上述含全氟烷基双子咪唑啉化合物和制备方法在缓蚀剂领域的应用。本专利技术提供的含全氟烷基双子咪唑啉化合物，由于全氟烷基的引入，使得含全氟烷基双子咪唑啉化合物可以耐受更高的温度而保持缓蚀效果，同时，由于分子内疏水端增加氟原子，使得该化合物的疏水端的疏水性能更强，也增强了其耐盐性能和缓蚀性能。
[0008]本专利技术第一方面提供了一种含全氟烷基双子咪唑啉，其结构如式(I)所示：
[0009][0010]其中，R
f1
和R
f2
均为全氟烷基；R
f1
＝C
n
F
2n+1
，R
f2
＝C
m
F
2m+1
，m和n分别独立地选自3～21的整数。
[0011]根据本专利技术所述的含全氟烷基双子咪唑啉的一些优选的实施方式中，R
f1
和R
f2
分别独立地选自直链全氟烷基。
[0012]根据本专利技术所述的含全氟烷基双子咪唑啉的一些优选的实施方式中，所述m和n分别独立地选自5～18的整数；优选地，所述m和n分别独立地选自8～12的整数。
[0013]根据本专利技术所述的含全氟烷基双子咪唑啉的一些优选的实施方式中，所述直链全氟烷基选自全氟己酸、全氟庚酸、全氟辛酸、全氟壬酸、全氟葵酸、全氟十一烷酸、全氟十二烷酸、全氟十三烷酸、全氟十四烷酸、全氟十六烷酸和全氟十八酸中的任意一种。
[0014]本专利技术第二方面提供了一种含全氟烷基双子咪唑啉的制备方法，包括：
[0015]S1、将二甲苯、三乙烯四胺和催化剂混合并加热，得到混合物1；
[0016]S2、将全氟有机酸加入S1中所述混合物1中并加热回流分水，得到混合物2；
[0017]S3、待混合物2中无副产物生成后，即无水能够分出后，继续加热混合物2，得到混合物3；
[0018]S4、分离提纯S3中所得混合物3，得到含全氟烷基双子咪唑啉。
[0019]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S1中，所述加热的条件包括：加热温度为90～140℃，加热时间为2～8h。所述加热温度优选选自100℃、102℃、104℃、106℃、108℃、110℃、112℃、114℃、116℃、118℃、120℃及其之间的任意数值；所述加热时间优选选自3h、3.5h、4h、4.5h和5h及其之间的任意数值。
[0020]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S2中，所述全氟有机酸在20～60min内分批加入混合物1中。
[0021]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S2中，所述加热的条件包括：加热温度为140～190℃，加热时间为2～6h；所述加热温度优选选自150℃、154℃、158℃、162℃、166℃、170℃、174℃、178℃、182℃、186℃、190℃及其之间的任意数值；所述加热时间优选选自3h、3.2h、3.6h、4h及其之间的任意数值。
[0022]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S3中，当反应中没有明显的水珠分出时，即认为混合物2中无副产物生成。
[0023]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S3中，所述加热的条件包括：加热温度为220～300℃，加热时间为2～6h。所述加热温度优选选自220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃、300℃及其之间的任意数值；所述加热时间优选选自2h、2.4h、2.8h、3.2h、3.6h、4h、4.4h、4.8h、5.2h、5.6h、6h及其之间的任意数值。
[0024]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S4中，所述分离提纯的方法为减压蒸馏。
[0025]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S1中，三乙烯四胺与二甲苯的体积比为1∶3.0、1∶3.1、1∶3.2、1∶3.3、1∶3.4、1∶3.5、1∶3.6、1∶3.7、1∶3.8、1∶3.9、1∶4.0、1∶4.1、1∶4.2、1∶4.3、1∶4.4、1∶4.5、1∶4.6、1∶4.7、1∶4.8、1∶4.9、1∶5.0及其之间的任意数值。
[0026]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S1中，所述催化剂选自活性氧化铝、固体酸、尿素和锌粒中的一种或多种；优选所述固体酸选自高岭土、蒙脱土、膨润土和沸石分子筛中的一种或多种。
[0027]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S1中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含全氟烷基双子咪唑啉，其结构如式(I)所示：其中，R
f1
和R
f2
均为全氟烷基；R
f1
＝C
n
F
2n+1
，R
f2
＝C
m
F
2m+1
，m和n分别独立地选自3～21的整数。2.根据权利要求1所述的含全氟烷基双子咪唑啉，其特征在于，R
f1
和R
f2
分别独立地选自直链全氟烷基。3.根据权利要求1或2所述的含全氟烷基双子咪唑啉，其特征在于，所述m和n分别独立地选自5～18的整数；优选地，所述m和n分别独立地选自8～12的整数。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的双子咪唑啉，其特征在于，所述直链全氟烷基选自全氟己酸、全氟庚酸、全氟辛酸、全氟壬酸、全氟葵酸、全氟十一烷酸、全氟十二烷酸、全氟十三烷酸、全氟十四烷酸、全氟十六烷酸和全氟十八酸中的任意一种。5.一种含全氟烷基双子咪唑啉的制备方法，包括：S1、将二甲苯、三乙烯四胺和催化剂混合并加热，得到混合物1；S2、将全氟有机酸加入S1中所述混合物1中并加热回流分水，得到混合物2；S3、待混合物2中无副产物生成后，继续加热混合物2，得到混合物3；S4、分离提纯S3中所得混合物3，得到含全氟烷基双子咪唑啉。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述加热的条件包括：加热温度为90～140℃，加热时间为2～8h；优选所述加热温度为100～120℃，加热时间为3～5h；优选地，S2中，所述全...

【专利技术属性】
技术研发人员：周若，郑斯涵，刘志，杨维，赵桂荣，龚金鸣，李冰，龚秋鸣，
申请(专利权)人：天津市科达斯实业有限公司，
类型：发明
国别省市：