炔氧甲基季銨鹽類二氧化碳緩蝕劑

1.炔氧甲基季銨鹽類二氧化碳緩蝕劑的特點(diǎn)與緩蝕機(jī)理
    炔氧甲基季銨鹽([RN(CH2OCH2C≡CH)2]+X-)在主成份上突破了目前國(guó)際緩蝕劑領(lǐng)域普通采用的有機(jī)胺、咪唑啉、丙炔醇、酰胺、季銨鹽、雜環(huán)酮等單個(gè)有機(jī)化合物的混合，炔氧甲基季銨鹽是將本身具有一定緩蝕性能之適當(dāng)結(jié)構(gòu)的烷基胺、炔醇和羰基化合物，通過縮合反應(yīng)而產(chǎn)生的性能更為優(yōu)良的新化合物，使其在使用性能上能相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，從而得到性能很好的緩蝕劑。化合物中既含有O、N活性原子團(tuán)，易在金屬表面產(chǎn)生化學(xué)和物理吸附，又含有大pi鍵、電子云易移動(dòng)，也含有具有協(xié)同作用的季銨陽(yáng)離子和鹵素陰離子，在金屬表面吸附時(shí)就能形成多個(gè)基團(tuán)同時(shí)吸附于金屬表面的多中心吸附，這能大大提高在金屬表面上的吸附活性，增強(qiáng)吸附能力。此外，炔氧甲基季銨鹽還可以通過沉淀，氫鍵及聚合等作用在金屬表面形成保護(hù)膜，加上有機(jī)胺的適當(dāng)鏈長(zhǎng)和結(jié)構(gòu)的烷基所起的屏蔽作用，炔氧甲基季銨鹽在二氧化碳介質(zhì)中具有很高的緩蝕性能，既能抑制均勻腐蝕，又具有一定的局部腐蝕抑制能力，是一種水溶油分散吸附成膜型緩蝕劑。特別是介質(zhì)同時(shí)有硫化氫存在時(shí)，炔氧甲基季銨鹽依然能夠發(fā)揮優(yōu)良的緩蝕性能。
    金屬表面的晶格缺陷通常是溶解和吸附的活性中心，主要原因是這些區(qū)域上的未耦合金屬原子的d軌道多而集中，具有較強(qiáng)的成鍵能力。炔氧甲基季銨鹽三鍵上的π電子云密度很高。從成鍵原則來看，這些π電子與表面缺陷的d軌道有很強(qiáng)的成鍵趨勢(shì)，兩者相互作用可形成穩(wěn)定的吸附鍵。通常認(rèn)為氧原子和氮原子是以孤對(duì)電子質(zhì)子化帶正電荷而后吸附在電極表面的負(fù)電荷區(qū)上。油氣田含有二氧化碳的各種介質(zhì)中往往存在氯離子，由于氯離子的特性吸附使金屬表面由帶正電荷轉(zhuǎn)而帶負(fù)電荷，有利于氧、氮原子的吸附。炔氧甲基季銨鹽分子中的5個(gè)吸附基團(tuán)同時(shí)參與吸附，緩蝕劑分子平臥吸附于金屬的表面(圖1)，減小了分子間的空間位阻，并降低金屬表面活性點(diǎn)的數(shù)量。緩蝕劑濃度越高，更多的緩蝕劑分子吸附于金屬表面，金屬表面更多的活性點(diǎn)被緩蝕劑分子所覆蓋。

圖1 炔氧甲基季銨鹽分子覆蓋在碳鋼表面示意圖

2.炔氧甲基季銨鹽類二氧化碳緩蝕劑的合成
    將甲醛和炔醇放入有回流冷凝管，攪拌馬達(dá)和滴液裝置的反應(yīng)器中，加入攪拌混合物直到開始回流，再逐漸注入有機(jī)胺，得到炔氧甲基胺。將炔氧甲基胺與鹵代烷和乙醇共同放入反應(yīng)器中，加熱攪拌最終得到反應(yīng)物，反應(yīng)式如下：
RNH2+2HCHO+2HOCH2≡CH→RN(CH2OCH2C≡CH)2+2H2O
RN(CH2OCH2C≡CH)2+R’X→[RN(CH2OCH2C≡CH)2]+X-

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2014年01月11日

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