[发明专利]一种氨基有机磷酸类缓蚀剂合成方法及用途

说明书

技术领域

本发明属于化学合成领域，涉及一种应用于HCl-H₂SO₄-CO₂体系的新型缓蚀剂—氨基有机磷酸化合物的合成方法及用途。本发明提供了一种新结构的金属缓蚀剂。

背景技术

近些年来，我国的防腐技术得到了很大程度的提升。通过各种防腐技术的应用，证实了添加缓蚀剂取得了很好的效益；缓蚀剂可以有效调控金属防腐，提高工业生产效率；缓蚀剂这类精细化学品生产还具有投资小、方便、高效和适应性强等特点。因此，开发成本经济适用，合成路径短、对环境影响小的缓蚀剂可满足我国资源清洁高效开发利用的急迫需求。

目前，大多数酸性缓蚀剂可分为无机和有机类缓释剂。其中无机缓蚀剂以金属盐类为主，例如铬酸盐、砷酸盐、钼酸盐、锡酸盐、硼酸盐、锌盐、磷酸盐和钨酸盐等。随着环境保护和安全意识的增强，一些有害的金属盐和无机磷被限制和禁止使用。有机缓蚀剂例如脂肪胺，季胺盐、炔醇类、咪唑林、酰胺类、硫脲类、杂酮类、有机磷酸类，通过物理吸附或化学螯合作用达到保护金属材料免受或减缓腐蚀的作用，具有用量小，适应性广等特点。

石油化工工业中，石油的开采、运输和加工存在广泛的酸腐蚀。目前，缓蚀剂在石油化工领域应用广泛。《一种复合型油气田缓蚀剂》专利号CN201210153922.7公开了酰胺类、三苯胺油酸盐，已二醇，丙炔醇，柠檬酸组成的复配缓蚀剂。这种复合缓蚀剂用于酸性油气田地面集输和储运系统，防止腐蚀气体对钢铁等金属材料的破坏，降低腐蚀损耗。《一种酸性油气田的缓蚀剂》专利号CN102168272A，公开了一种用于酸性油气田的缓蚀剂，其组成包括水杨酸环己酰胺、吡啶季铵盐、十二烷基苯磺酸钠、抗氧化剂BHT、硅油消泡剂、环烷酸盐、除垢剂PAC和复合溶剂。《一种油气田开采用复合缓蚀剂及其制备方》专利号CN101230260A，公开了含有咪唑啉磷酸酯、2-磷酸基丁烷-1，2，4-三羧酸、硫脲、氯化十六烷基吡啶的复合缓蚀剂。《一种抗硫化氢与二氧化碳的缓蚀剂组合物》专利号CN103014716A，公开了由吐温、乙醇、咪唑啉衍生物、炔醇衍生、辛醇、钨酸钠的复合缓蚀剂。《一种用于油田注水阻垢缓蚀剂及其合成方法》专利号CN201410061468.1，报道了氧化氨基三甲叉磷酸、三元共聚物、咪唑啉季铵盐、葡萄糖酸钠复合缓蚀剂用于油田注水的阻垢缓蚀剂。《一种钢铁表面形成缓蚀膜的方法》专利号为CN102352501A，公布了一种重氮盐溶液和稀硫酸溶液混合组成自组装溶液，可在室温下在钢铁片表面形成一层抗腐蚀的膜。《一种磷酸酸洗缓蚀剂及其使用方法》专利号为CN104404549A，公布了咪唑啉季铵盐和/或N,N’-双(2-硫酮基苯并噻唑基)-3-甲基-正十二胺季铵盐对于磷酸体系的混合缓蚀剂。

本发明提供了一种可用于HCl-H₂SO₄-CO₂体系的新结构缓蚀剂，涉及缓蚀剂的合成及在金属材料防腐领域的应用。本专利申请的氨基有机磷酸缓蚀剂具对金属材料表面上的活性位点有较强的相互作用，吸附在金属材料后会形成疏水性膜，可有效阻止金属材料被酸、氯离子和硫酸根离子等腐蚀介质侵蚀。该化合物作为一类表面活性剂具有多个活性基团，其中含有氨基和磷酸基这两个亲固基团，磷酸基团是通过P-C键与疏水端相连化学稳定性强于磷酸酯；分子中的共轭结构亦可以π-π反馈键和金属材料相互作用，为一种新结构的化合物，尚未见文献和专利报道。

发明内容

本发明的目的是提供经济适用，合成路径短、对环境影响小的新结构缓蚀剂—氨基有机磷酸类缓蚀剂的合成方法及应用环境。

氨基有机磷酸类缓蚀剂，具有氨基、磷酸基双极性基团以及共轭六元环结构，通过P-C键与疏水端相连，分子中的共轭结构亦可以π-π反馈键和金属材料相互作用，对金属材料表面上的活性位点有较强的相互作用，在金属表面形成疏水性膜。其结构式为：

氨基有机磷酸类缓蚀剂的合成方法，在酸催化剂存在的条件下，亚磷酸及其盐与醛或酮、三聚氰胺发生曼尼奇反应，固液分离、重结晶，真空干燥，即得到相应的氨基有机磷酸，其合成反应如下：

将亚磷酸或其盐与三聚氰胺、溶剂、催化剂混合搅拌，升高温度，滴加醛或酮，发生曼尼奇反应，经过固液分离，重结晶，真空干燥得到氨基有机磷酸。

氨基有机磷酸类缓蚀剂的合成方法，所述的曼尼奇反应的酸催化剂包括盐酸、硫酸的一种或两种，其用量不超过醛或酮质量的30％。