本发明公开了一种1,2-二（2-醇醚亚甲基咪唑啉基）乙烷表面活性剂及其制备方法，该表面活性剂的结构式为
1.一种1,2-二(2-醇醚亚甲基咪唑啉基)乙烷表面活性剂，其特征在于该表面活性剂的结构式如下所示：ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>式中R代表C₈～C₁₈的烷基，n是10～20的整数。
2.一种权利要求1的1,2-二(2-醇醚亚甲基咪唑啉基)乙烷表面活性剂的制备方法，其特征在于：以二甲苯为溶剂，将三乙烯四胺与醇醚羧酸按摩尔比为1:1.05～1:1.10混合均匀，在密闭条件下，微波加热至120～150℃，回流反应2～3小时，再升温至190～210℃，回流反应3～4小时，然后减压蒸馏分离纯化产物，得到2-醇醚亚甲基-N-二乙烯二胺基咪唑啉；以二甲苯为溶剂，将2-醇醚亚甲基-N-二乙烯二胺基咪唑啉与醇醚羧酸按摩尔比为1:1混合均匀，在密闭条件下，微波加热至150～160℃，回流反应2～3小时，再升温至200～220℃，回流反应3～4小时，然后减压蒸馏分离纯化产物，得到1,2-二(2-醇醚亚甲基咪唑啉基)乙烷表面活性剂；上述的醇醚羧酸的结构式为ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="651"/>式中R代表C₈～C₁₈的烷基，n是10～20的整数。技术领域
本发明属于用酸溶液洗金属材料用缓蚀剂技术领域，具体涉及一种可作为电厂锅炉等热力设备酸洗用缓蚀剂的1,2-二（2-醇醚亚甲基咪唑啉基）乙烷表面活性剂。
背景技术
电力工业是经济社会发展的重要支撑，也是节能减排的重点。在电力供需紧张形势明显缓解的情况下，如何巩固节能减排成果，提高经济效益，成为电力行业面临的新课题。随着火力发电工业规模不断扩大，其自身的能源消耗和污染排放问题日益突出。酸洗对于电厂的热力设备的运行具有非常重要的作用。这是因为酸洗可减少因污垢带来的燃料耗费，达到节能降耗的目的；其次可以减少燃料废气和大气污染，达到环保的要求；另外酸洗还可以防止发生爆管事故，延长设备的使用寿命，提高锅炉运行的安全性。酸洗过程中，为了减少酸洗液对设备的腐蚀，还必须使用缓蚀剂。从目前热力设备防腐及其他工业领域防腐情况来看，酸洗时使用缓蚀剂是一种行之有效、经济效益显著的防腐手段。但随着高参数、大容量机组的发展，导致目前已有的缓蚀剂不能够满足现场的应用性能，如溶解性差、配伍性不好、协同作用不明显、性能不稳定等，因而根据缓蚀剂的防腐蚀机理和酸洗的工艺条件研究开发高效、环保、对环境友好型的缓蚀剂迫在眉睫。目前常用的缓蚀剂主要有咪唑啉衍生物等，工业化的油酸咪唑啉衍生物和环烷基咪唑啉衍生物虽然在金属防腐蚀方面具有一定的作用，但是在缓蚀效率、溶解性等方面还存在一定的缺陷，从而导致这类衍生物的推广应用受到一定的限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种可作为电厂锅炉等热力设备酸洗用缓蚀剂的1,2-二（2-醇醚亚甲基咪唑啉基）乙烷表面活性剂，该表面活性剂具有很好的溶解性，对环境友好，同时性能稳定，对酸液的腐蚀具有很强的抑制腐蚀能力，并且与其它防腐蚀助剂复配时，具有非常强的协同作用。解决上述技术问题所采用的技术方案是该表面活性剂的结构式如下所示：ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>式中R代表C₈～C₁₈的烃基，优选C₈～C₁₈的烷基，n是10～20的整数。本发明表面活性剂的制备方法为：以二甲苯为溶剂，将三乙烯四胺与醇醚羧酸按摩尔比为1:1.05～1:1.10混合均匀，在密闭条件下，微波加热至120～150℃，回流反应2～3小时，再升温至190～210℃，回流反应3～4小时，然后减压蒸馏分离纯化产物，得到棕色的粘稠状液体2-醇醚亚甲基-N-二乙烯二胺基咪唑啉；以二甲苯为溶剂，将2-醇醚亚甲基-N-二乙烯二胺基咪唑啉与醇醚羧酸按摩尔比为1:1混合均匀，在密闭条件下，微波加热至150～160℃，回流反应2～3小时，再升温至200～220℃，回流反应3～4小时，减压蒸馏分离纯化产物，得到棕色的粘稠状液体1,2-二（2-醇醚亚甲基咪唑啉基）乙烷，其反应过程如下所示：ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>上述的醇醚羧酸的结构式中，R代表C₈～C₁₈的烃基，n是10～20的整数。与现有技术相比，本发明的有益效果为：（1）本发明的1,2-二（2-醇醚亚甲基咪唑啉基）乙烷表面活性剂为棕褐色液体，属于阳离子表面活性剂，与常用的长链烷基咪唑啉或者苯基咪唑啉比较，其结构中引入活性基团-醇醚基团，使水溶性得到很大的改善，质量性能稳定，毒性低，易生物降解。（2）本发明的表面活性剂不但可以应用于酸介质中，而且可以应用于水介质中，既可以单独应用，也可以和其它咪唑啉衍生物复配应用，能够有效抑制金属腐蚀，不会产生分层现象或产生絮状物。对不同的腐蚀体系，本发明的表面活性剂与其它抑制金属腐蚀的助剂协同性好，使用很少的用量就可达到非常好的缓蚀效果，大大降低了酸洗成本，节约能耗。（3）本发明表面活性剂采用微波加热法制备，合成工艺路线简单可行，与常规咪唑啉制备方法相比，大大缩短了反应时间，减少了副反应的发生。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。实施例1以制备结构式如下的表面活性剂为例，具体方法为：ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>将62.6g（0.1mol）辛醇醚乙酸、15.4g（0.105mol）三乙烯四胺和60mL二甲苯依次加入500mL干燥反应器中，密封后搅拌均匀，微波加热至128～132℃，回流反应2.5小时，继续微波加热升温至190～194℃，回流反应4小时后，减压蒸馏除去多余溶剂，得到2-辛醇醚亚甲基-N-二乙烯二胺基咪唑啉。将73.6g（0.1mol）2-辛醇醚亚甲基-N-二乙烯二胺基咪唑啉、62.6g（0.1mol）辛醇醚乙酸、70mL二甲苯加入500mL干燥反应器中，密封后搅拌均匀，微波加热至156～160℃，回流反应3小时后，继续微波加热升温至198～202℃，回流反应3小时，减压蒸馏除去多余溶剂，得到棕色粘稠状液体表面活性剂1,2-二（2-辛醇醚亚甲基咪唑啉基）乙烷。本实施例的辛醇醚乙酸的结构式为ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="700"/>实施例2以制备结构式如下的表面活性剂为例，具体方法为：ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>将120.6g（0.1mol）十八醇醚乙酸、16.1g（0.11mol）三乙烯四胺和60mL二甲苯依次加入500mL干燥反应器中，密封后搅拌均匀，微波加热至146～150℃，回流反应2小时，继续微波加热升温至206～210℃，回流反应3.5小时后，减压蒸馏除去多余溶剂，得到2-十八醇醚亚甲基-N-二乙烯二胺基咪唑啉。将135.2g（0.1mol）2-十八醇醚亚甲基-N-二乙烯二胺基咪唑啉、120.6g（0.1mol）十八醇醚乙酸、80mL二甲苯加入500mL干燥反应器中，密封后搅拌均匀，微波加热至150～154℃，回流反应2小时后，继续微波加热升温至216～220℃，回流反应4小时，减压蒸馏除去多余溶剂，得到棕色粘稠状液体表面活性剂1,2-二（2-十八醇醚亚甲基咪唑啉基）乙烷。本实施例的十八醇醚乙酸的结构式为ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="700"/>实施例3以制备结构式如下的表面活性剂为例，具体方法为：ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>将78.4g（0.1mol）十三醇醚乙酸、15.8g（0.108mol）三乙烯四胺和50mL二甲苯依次加入500mL干燥反应器中，密封后搅拌均匀，微波加热至133～137℃，回流反应3小时，继续微波加热升温至198～202℃，回流反应3小时后，旋转蒸出多余溶剂，得到2-十三醇醚亚甲基-N-二乙烯二胺基咪唑啉。将89.4g（0.1mol）2-十三醇醚亚甲基-N-二乙烯二胺基咪唑啉、78.4g（0.1mol）十三醇醚乙酸与70mL二甲苯加入500mL干燥反应器中，密封后搅拌均匀，微波加热至153～157℃，回流反应2.5小时后，继续微波加热升温至208～212℃，回流反应3小时，旋转蒸出多余的溶剂，得到棕色粘稠状液体表面活性剂1,2-二（2-十三醇醚亚甲基咪唑啉基）乙烷。本实施例的十三醇醚乙酸的结构式为ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="700"/>实施例4以制备结构式如下的表面活性剂为例，具体方法为：ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>在实施例1中，所以用的辛醇醚乙酸用等摩尔结构式为ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="700"/>的1-十四烯醇醚乙酸替换，其他步骤与实施例1相同，得到棕色粘稠状液体表面活性剂1,2-二（2-（1-十四烯醇醚）亚甲基咪唑啉基）乙烷。实施例5以制备结构式如下的表面活性剂为例，具体方法为：ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>在实施例1中，所以用的辛醇醚乙酸用等摩尔结构式为ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="700"/>的1-十二炔醇乙酸替换，其他步骤与实施例1相同，得到棕色粘稠状液体表面活性剂1,2-二（2-（1-十二炔醇醚）亚甲基咪唑啉基）乙烷。实施例7以制备结构式如下的表面活性剂为例，具体方法为：ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>在实施例1中，所以用的辛醇醚乙酸用等摩尔结构式为ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="700"/>的苯乙醇醚乙酸替换，其他步骤与实施例1相同，得到棕色粘稠状液体表面活性剂1,2-二（2-苯乙醇醚亚甲基咪唑啉基）乙烷。为了证明本发明的有益效果，发明人参照DL/T523-2007《化学清洗缓蚀剂应用性能评价指标及试验方法》中3.1.2表2静态实验条件的要求，分别评价了以实施例1、2、3制备的表面活性剂以及分别以常用的油酸基胺乙基咪唑啉、油酸基羟乙基咪唑啉为主剂的复合缓蚀剂（其他辅剂为丙炔醇、十二烷基二甲基苄基氯化铵、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、水）对20#碳钢的缓蚀性能，复合缓蚀剂的质量配比为主剂:丙炔醇:十二烷基二甲基苄基氯化铵:烷基酚聚氧乙烯醚OP-10:水=8:1.5:3.0:2.6:84.9，实验结果见表1。表1以不同表面活性剂为主剂的复合缓蚀剂的缓蚀性能ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>由表1可知，分别以本发明的表面活性剂1,2-二（2-醇醚亚甲基咪唑啉基）乙烷为主剂的复合缓蚀剂的腐蚀速率远远小于指标要求，较以油酸基胺乙基咪唑啉或油酸基羟乙基咪唑啉为主剂的复合缓蚀剂具有较好的缓蚀性能。