[发明专利]一种无磷缓蚀剂及其制备

说明书

本发明涉及一种水处理中使用的缓蚀剂，确切地说是一种不含磷的新型缓蚀剂，可以用于防止金属材质在冷却水系统中的腐蚀。

有机磷酸盐由于缓蚀效果好，价格低廉，在循环冷却水系统中作为一种缓蚀剂被广泛地应用。但是，近年来，水体富营养化问题日益严重，磷作为微生物的营养源，其对环境的负面影响也逐渐为人们所认识，对水处理剂低磷或无磷化的呼声也越来越高。

在水处理剂的发展史中，铬系配方做为阳极型缓蚀剂的典范具有独特的地位，它是目前发现的最有效的缓蚀剂之一，但是由于它的毒性，使它的使用受到了限制。亚硝酸盐也是如此。可见水处理剂的发展与环境保护是密切相连的。除磷系配方外钼酸盐和钨酸盐被认为是两种无毒且性能优良的缓蚀剂，但是由于使用剂量高、价格昂贵，使其应用受到限制。有机胺类、羟基羧酸类等虽然也有一定的缓蚀效果，且对环境无毒，但远不能满足应用的要求。

本发明的目的在于提供一种新型无磷缓蚀剂。

本发明的另一个目的在于提供上述无磷缓蚀剂的制备方法。

本发明提供的无磷缓蚀剂是一种带有长烷基链的聚醚酰胺，具有以下结构：

其中n为1～10，优选2～8的整数或分数；

R₁选自H，CH₃-，CH₃-CH₂-，HO-CH₂-CH₂-和H₂N-CH₂-CH₂-；

R₂为C₇～C₁₅的烷基，优选C₉～C₁₃的烷基；

R₃是H或是

该化合物由于含有醚键和酰胺基团，可以与金属表面的离子或原子形成稳定的螯合环，而它的疏水基团则在金属表面形成疏水的屏障，从而在金属表面形成保护膜，在低剂量下就能起到很好的缓蚀作用。

本发明提供的化合物可按以下方法制备：

I)中间体I的制备：使聚乙二醇与氯化亚砜在30～120℃，优选60～100℃下进行反应。该反应可以用甲苯、乙苯、二甲苯等芳烃做溶剂，并可加入吡啶中和反应过程中产生的盐酸，氯化亚砜采用滴加的方式，反应时间可以是5～48小时，优选8～24小时。产品冷却后过滤，取滤液减压蒸馏即得中间体I。所说聚乙二醇的分子量为100～800，优选150～400。反应方程式如下：

其中n为1～10的整数或分数。

II)中间体II的制备：使中间体I与含有氨基的小分子化合物在20～100℃下进行反应。反应时间可以是12～72小时，优选24～48小时。反应一般在常压下即可进行，但是当反应物为液氨时，应适当加压使其保持液态。反应过程中可以用乙醇、甲醇、丙醇等作溶剂，反应完成后，氢氧化钠中和生成的盐酸，过滤，收集滤液，蒸出溶剂即得中间体II。其中，当反应物为液氨时，反应温度优选60～100℃；反应物为甲胺、乙胺、乙醇胺或乙二胺时，反应温度优选30～60℃。反应方程式如下：其中R₁选自H，CH₃-，CH₃-CH₂-，HO-CH₂-CH₂-和H₂N-CH₂-CH₂-。

III)中间体III的制备：使脂肪酸与氯化亚砜在60～100℃下进行反应，反应时间2～8小时。先将脂肪酸加热至熔融，再滴加氯化亚砜，反应完成后减压蒸去过量氯化亚砜，得中间体III。所说脂肪酸选自C₈～C₁₆脂肪酸，优选C₁₀～C₁₄脂肪酸，如癸酸、十二酸、十四酸。反应方程式如下：

其中R₂为C₇～C₁₅的烷基。

IV)终产物的制备：将中间体II和中间体III混合在20～200℃下反应，优选80～150℃进行反应，反应时间2～24小时。其中中间体III的摩尔数最好为中间体II的摩尔数的1～2倍，其中当二者摩尔数相同时，得到酰基单取代的化合物，当前者摩尔数为后者的2倍时，得到酰基双取代的化合物，摩尔数倍数介于1～2之间时，得到单取代和双取代的混合物。反应方程式如下：其中R₃为H或

通过以上方法制备的终产物在不同水质中均具有良好的缓蚀性能。