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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與緩蝕機理
    炔氧甲基季銨鹽([RN(CH2OCH2C≡CH)2]+X-)在主成份上突破了目前國際緩蝕劑領域普通采用的有機胺、咪唑啉、丙炔醇、酰胺、季銨鹽、雜環酮等單個有機化合物的混合，炔氧甲基季銨鹽是將本身具有一定緩蝕性能之適當結構的烷基胺、炔醇和羰基化合物，通過縮合反應而產生的性能更為優良的新化合物，使其在使用性能上能相互取長補短，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，易在金屬表面產生化學和物理吸附，又含有大pi鍵、電子云易移動，也含有具有協同作用的季銨陽離子和鹵素陰離子，在金屬表面吸附時就能形成多個基團同時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膜，加上有機胺的適當鏈長和結構的烷基所起的屏蔽作用，炔氧甲基季銨鹽在二氧化碳介質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。特別是介質同時有硫化氫存在時，炔氧甲基季銨鹽依然能夠發揮優良的緩蝕性能。
    金屬表面的晶格缺陷通常是溶解和吸附的活性中心，主要原因是這些區域上的未耦合金屬原子的d軌道多而集中，具有較強的成鍵能力。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軌道有很強的成鍵趨勢，兩者相互作用可形成穩定的吸附鍵。通常認為氧原子和氮原子是以孤對電子質子化帶正電荷而后吸附在電極表面的負電荷區上。油氣田含有二氧化碳的各種介質中往往存在氯離子，由于氯離子的特性吸附使金屬表面由帶正電荷轉而帶負電荷，有利于氧、氮原子的吸附。炔氧甲基季銨鹽分子中的5個吸附基團同時參與吸附，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的數量。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，攪拌馬達和滴液裝置的反應器中，加入攪拌混合物直到開始回流，再逐漸注入有機胺，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器中，加熱攪拌最終得到反應物，反應式如下：
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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