一種聚合咪唑啉緩蝕劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種聚合咪挫嘟緩蝕劑及其制備方法。該緩蝕劑特別適合用于油田注 水系統(tǒng)、油田生產(chǎn)水系統(tǒng)、油田酸化作業(yè)系統(tǒng)的腐蝕防護(hù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 油氣田的平臺(tái)、導(dǎo)管架、管道等設(shè)施發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象非常普遍，據(jù)統(tǒng)計(jì)，石油行業(yè) 每年因腐蝕造成的損失占其產(chǎn)值的3~6%，可見腐蝕危害的嚴(yán)重性。添加緩蝕劑是油氣開 采、集輸環(huán)節(jié)減輕或避免管道內(nèi)部腐蝕的一種常規(guī)而且有效的手段。國內(nèi)自上世紀(jì)80年代 開始緩蝕劑的科學(xué)研究和產(chǎn)品開發(fā)，目前已經(jīng)有幾十家不同規(guī)模的緩蝕劑生產(chǎn)商，市場上 成熟的產(chǎn)品也已成百上千。運(yùn)些產(chǎn)品的緩蝕機(jī)理大部分是吸附成膜，即緩蝕劑分子在金屬 表面發(fā)生吸附后成膜起到覆蓋作用，減緩或避免析氨等腐蝕電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。它們在常見 的油田工況條件下大多能產(chǎn)生較好的防腐效果，但遇到一些惡劣工況時(shí)，比如高流速(5m/s W上）、酸化作業(yè)、高溫高壓等，緩蝕劑產(chǎn)品的緩蝕性能便會(huì)大打折扣，主要原因在于惡劣條 件下緩蝕劑分子解吸附速度明顯加快，從而不能有效保護(hù)金屬表面。
[0003] 目前國內(nèi)外仍有大量科研工作者研究各種新結(jié)構(gòu)的緩蝕劑用作惡劣條件下腐蝕 問題的解決方案，比如，在一個(gè)緩蝕劑分子中引入兩個(gè)咪挫嘟基團(tuán)形成所謂的雙咪挫嘟、在 主體咪挫嘟、席夫堿等結(jié)構(gòu)中引入不同疏水鏈等，在配方優(yōu)化的前提下，運(yùn)些方法能夠提高 產(chǎn)品的緩蝕效果，但提高的幅度有限；設(shè)計(jì)并研制更高效的緩蝕劑是眾多研究學(xué)者一直追 求的目標(biāo)。公開文獻(xiàn)資料中所有咪挫嘟類緩蝕劑分子結(jié)構(gòu)均為1~2個(gè)咪挫嘟環(huán)，而聚合物 類緩蝕劑大多為傳統(tǒng)親水性聚合物。與運(yùn)些常規(guī)緩蝕劑結(jié)構(gòu)不同，聚合咪挫嘟類緩蝕劑每 個(gè)高分子鏈上含有3個(gè)W上的咪挫嘟基團(tuán)，能夠增強(qiáng)產(chǎn)品在金屬表面的吸附能力，從而提高 緩蝕性能。中國專利公開CN103469211A《一種聚合型咪挫嘟緩蝕劑及其制備方法》描述了采 用丙締酸低聚物與有機(jī)多胺反應(yīng)生成聚合咪挫嘟的方法，所得到的聚合咪挫嘟緩蝕劑具有 較好的緩蝕效率；中國專利公開CN104762625A《一類聚合型咪挫嘟緩蝕劑及其制備方法》采 用二元簇酸與多元胺反應(yīng)生成聚合咪挫嘟，大量的咪挫嘟基團(tuán)在聚合物主鏈上。運(yùn)些緩蝕 劑的防腐蝕性能仍不能滿足苛刻腐蝕環(huán)境的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是:提供一種可提高緩蝕劑防腐蝕性能的聚合咪挫嘟緩蝕劑。
[0005] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:一種聚合咪挫嘟緩蝕劑，其特征在于，該緩蝕劑是 由苯乙締-馬來酸酢共聚物與脂肪醇進(jìn)行醋化反應(yīng)生成馬來酸酢半醋化產(chǎn)物，然后利用剩 余的簇基與多胺反應(yīng)得到的，在所有反應(yīng)物總質(zhì)量中，苯乙締-馬來酸酢共聚物占20%~ 50%，脂肪醇占10%~40%，多胺占2%~20%，催化劑占0.001 %~0.5%，下酬占15%~ 80%，上述所有反應(yīng)物之和為100 %。
[0006] 上述聚合咪挫嘟緩蝕劑的分子結(jié)構(gòu)式如下：
[0007]
[000引 式中；
[0009] x = 5~800，y = 5~800，z = 5~800，且z<y;
[0010] n = 4 ~18;
[001" R為H，-CH2C冊H，-(C2H4)i(NH2)巧，其中i = l~6，j = i+l。
[0012] 上述聚合咪挫嘟緩蝕劑中，所述苯乙締-馬來酸酢共聚物，是指由苯乙締和馬來酸 酢兩種單體通過自由基聚合得到的共聚物，苯乙締與馬來酸酢的摩爾比為1:1~3:1，該共 聚物通過凝膠滲透色譜測得的數(shù)均分子量為1000~lOOOOOg/mol，分子量分布系數(shù)為1.1~ 3.0,酸值為 100~400mg KOH/g。
[0013] 上述聚合咪挫嘟緩蝕劑中，所述脂肪醇為正下醇、正戊醇、正辛醇、異辛醇、月桂 醇、十四醇、十六醇、十八醇中的一種或多種。
[0014] 上述聚合咪挫嘟緩蝕劑中，所述的多胺為乙二胺、徑乙基乙二胺、二乙締 Ξ胺、Ξ 乙締四胺、四乙締五胺、五乙締六胺、六乙締屯胺中的一種或多種;所述催化劑為對甲苯橫 酸、二甲氨基化晚、二下基二月桂酸錫中的一種。
[0015] 本發(fā)明的另一目的是:提供一種可提高緩蝕劑防腐性能的聚合咪挫嘟緩蝕劑的制 備方法，簡單易操作，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
[0016] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明另一目的的技術(shù)方案是:一種上述的聚合咪挫嘟緩蝕劑的制備方法， 其特征在于，具體制備步驟如下：
[0017] (1)在反應(yīng)蓋中加入下酬、苯乙締-馬來酸酢共聚物，加熱至苯乙締-馬來酸酢共聚 物溶解，升溫至85°c，再加入脂肪醇和催化劑，恒溫在85°C反應(yīng)2小時(shí)后，加入多胺，繼續(xù)反 應(yīng)1小時(shí)；
[0018] (2)從步驟（1)得到的物料中蒸出下酬后，將溫度控制為150°C并反應(yīng)1小時(shí)，再繼 續(xù)升溫至200°C并反應(yīng)1小時(shí)后，降溫出料，即為聚合咪挫嘟緩蝕劑。
[0019] 上述聚合咪挫嘟緩蝕劑制備方法中，所述苯乙締-馬來酸酢共聚物，是指由苯乙締 和馬來酸酢兩種單體通過自由基聚合得到的共聚物，苯乙締與馬來酸酢的摩爾比為1:1~ 3:1，該共聚物通過凝膠滲透色譜測得的數(shù)均分子量為1000~lOOOOOg/mol，分子量分布系 數(shù)為1.1~3.0,酸值為100~400mg KOH/g。
[0020] 上述聚合咪挫嘟緩蝕劑制備方法中，所述脂肪醇為正下醇、正戊醇、正辛醇、異辛 醇、月桂醇、十四醇、十六醇、十八醇中的一種或多種。
[0021] 上述聚合咪挫嘟緩蝕劑制備方法中，所述多胺為乙二胺、徑乙基乙二胺、二乙締 Ξ 胺、Ξ乙締四胺、四乙締五胺、五乙締六胺、六乙締屯胺中的一種或多種。
[0022] 上述聚合咪挫嘟緩蝕劑制備方法中，所述催化劑為對甲苯橫酸、二甲氨基化晚、二 下基二月桂酸錫中的一種。
[0023] 本發(fā)明的技術(shù)效果是：
[0024] 1、本發(fā)明技術(shù)方案的聚合咪挫嘟緩蝕劑的優(yōu)點(diǎn)是：
[0025] (1)本發(fā)明的緩蝕劑是W苯乙締-馬來酸酢共聚物為原料，通過與脂肪醇醋化后再 與多胺發(fā)生成環(huán)反應(yīng)制得的。由于W苯乙締-馬來酸酢共聚物為原料，它可W提供大量的酸 酢基團(tuán)，使所得緩蝕劑分子的側(cè)鏈同時(shí)接枝了大量咪挫嘟基團(tuán)和疏水長烷基鏈，同時(shí)，在主 鏈上還有苯乙締基團(tuán)，本發(fā)明運(yùn)種結(jié)構(gòu)的緩蝕劑對碳鋼表面的吸附力遠(yuǎn)強(qiáng)于現(xiàn)有咪挫嘟基 團(tuán)位于主鏈上的緩蝕劑，運(yùn)樣大大提高了緩蝕性能，進(jìn)而提高了緩蝕劑的防腐蝕效果；
[0026] (2) W苯乙締-馬來酸酢共聚物為原料制得的緩蝕劑屬于聚合物型，因此有利于緩 蝕劑在碳鋼表面的成膜，也有利于緩蝕劑的防腐蝕效果；
[0027] 本發(fā)明的聚合咪挫嘟緩蝕劑在強(qiáng)酸性條件下仍具有優(yōu)秀的緩蝕性能，完全符合行 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的一級產(chǎn)品性能要求(見表1)。
[0028] 2、本發(fā)明技術(shù)方案制備聚合咪挫嘟緩蝕劑的方法便于操作。另外，由于使用的苯 乙締-馬來酸酢共聚物具有大量的酸酢基團(tuán)，故具有與脂肪醇發(fā)生醋化反應(yīng)W及與多胺反 應(yīng)迅速、轉(zhuǎn)化率高的優(yōu)點(diǎn)，可同時(shí)在緩蝕劑分子側(cè)鏈上引入疏水長烷基鏈，提高了生產(chǎn)效 率。
【具體實(shí)施方式】
[0029] W下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述，但不局限于此。
[0030] 實(shí)施例所用原材料除另有說明外均為市售工業(yè)用品，可通過商業(yè)渠道購得。
[0031] 本發(fā)明的聚合咪挫嘟緩蝕劑是由苯乙締-馬來酸酢共聚物與脂肪醇進(jìn)行醋化反應(yīng) 生成馬來酸酢半醋化產(chǎn)物，然后利用剩余的簇基與多胺反應(yīng)得到的，在所有反應(yīng)物總質(zhì)量 中，苯乙締-馬來酸酢共聚物占20%~50%，脂肪醇占10%~40%，多胺占2%~20%，催化 劑占0.001 %~0.5%，下酬占15%~80%，上述所有反應(yīng)物之和為100%。
[0032] 制備本發(fā)明的聚合咪挫嘟緩蝕劑所設(shè)及的化學(xué)反應(yīng)式如下：
[0033]
[0034] 式中；
[0035] x = 5~800，y = 5~800，z = 5~800，且z<y;
[0036] n = 4 ~18;
[0037] R為H，-CH2C冊H，-(C2H4)i(NH2)jH，其中i = l~6，j = i+l。
[0038] 實(shí)施例1制備聚合咪挫嘟緩蝕劑1
[0039] 具體制備步驟如下：
[0040] (1)在500ml反應(yīng)蓋中加入120g(占28.82%)下酬、lOlg(占24.26%)苯乙締-馬來 酸酢共聚物，加熱至60°C并攬拌使苯乙締-馬來酸酢共聚物溶解，升溫至85°C，再加入