炔氧甲基季铵盐类二氧化碳缓蚀剂

1.炔氧甲基季铵盐类二氧化碳缓蚀剂的特点与缓蚀机理
    炔氧甲基季铵盐([RN(CH2OCH2C≡CH)2]+X-)在主成份上突破了目前国际缓蚀剂领域普通采用的有机胺、咪唑啉、丙炔醇、酰胺、季铵盐、杂环酮等单个有机化合物的混合，炔氧甲基季铵盐是将本身具有一定缓蚀性能之适当结构的烷基胺、炔醇和羰基化合物，通过缩合反应而产生的性能更为优良的新化合物，使其在使用性能上能相互取长补短，从而得到性能很好的缓蚀剂。化合物中既含有O、N活性原子团，易在金属表面产生化学和物理吸附，又含有大pi键、电子云易移动，也含有具有协同作用的季铵阳离子和卤素阴离子，在金属表面吸附时就能形成多个基团同时吸附于金属表面的多中心吸附，这能大大提高在金属表面上的吸附活性，增强吸附能力。此外，炔氧甲基季铵盐还可以通过沉淀，氢键及聚合等作用在金属表面形成保护膜，加上有机胺的适当链长和结构的烷基所起的屏蔽作用，炔氧甲基季铵盐在二氧化碳介质中具有很高的缓蚀性能，既能抑制均匀腐蚀，又具有一定的局部腐蚀抑制能力，是一种水溶油分散吸附成膜型缓蚀剂。特别是介质同时有硫化氢存在时，炔氧甲基季铵盐依然能够发挥优良的缓蚀性能。
    金属表面的晶格缺陷通常是溶解和吸附的活性中心，主要原因是这些区域上的未耦合金属原子的d轨道多而集中，具有较强的成键能力。炔氧甲基季铵盐三键上的π电子云密度很高。从成键原则来看，这些π电子与表面缺陷的d轨道有很强的成键趋势，两者相互作用可形成稳定的吸附键。通常认为氧原子和氮原子是以孤对电子质子化带正电荷而后吸附在电极表面的负电荷区上。油气田含有二氧化碳的各种介质中往往存在氯离子，由于氯离子的特性吸附使金属表面由带正电荷转而带负电荷，有利于氧、氮原子的吸附。炔氧甲基季铵盐分子中的5个吸附基团同时参与吸附，缓蚀剂分子平卧吸附于金属的表面(图1)，减小了分子间的空间位阻，并降低金属表面活性点的数量。缓蚀剂浓度越高，更多的缓蚀剂分子吸附于金属表面，金属表面更多的活性点被缓蚀剂分子所覆盖。

图1 炔氧甲基季铵盐分子覆盖在碳钢表面示意图

2.炔氧甲基季铵盐类二氧化碳缓蚀剂的合成
    将甲醛和炔醇放入有回流冷凝管，搅拌马达和滴液装置的反应器中，加入搅拌混合物直到开始回流，再逐渐注入有机胺，得到炔氧甲基胺。将炔氧甲基胺与卤代烷和乙醇共同放入反应器中，加热搅拌最终得到反应物，反应式如下：
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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