多功能添加剂化合物的制作方法

多功能添加剂化合物
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年2月21日提交的美国临时专利申请no.62/808,595的权益，其全部内容通过引用明确并入本文。
3.关于联邦资助的研究或开发的声明
4.不适用。
技术领域
5.本发明主要涉及由如下物质反应获得的添加剂化合物：(a)由马来酸酐和聚氧亚烷基单胺反应获得的中间体；和(b)包含伯胺基团和/或仲胺基团的胺化合物。该添加剂是多功能的，和可用于多种应用，包括但不限于：在水性和非水性体系中作为腐蚀抑制剂、清净剂或摩擦调节剂；在颜料、沥青和水泥组合物中作为分散剂；和用于燃料沉积控制剂中。


背景技术：

6.金属在水存在下的腐蚀在各种工业中是具有挑战性的普遍问题。面临着不同类型的金属腐蚀，例如整个金属表面的均匀腐蚀和局部腐蚀，诸如点蚀和裂缝的形成。通常，控制局部腐蚀可能是延长与水接触的金属部件的使用寿命的关键因素。含有高浓度(也称为“水平”)阴离子如氯离子和硫酸根的水容易发生均匀腐蚀和局部腐蚀。均匀腐蚀和局部腐蚀经常导致与水接触的金属部件故障，因此需要更换或大量的维修和维护。
7.合金技术和电镀已经形成能够耐受与腐蚀性环境偶然接触的材料，但在许多工业应用(诸如烃类勘探、采收和炼制以及化学加工)中，与腐蚀性环境更长时间的接触经常发生。特别地，在油井或气井的工作寿命期间，生产区中的各种管道和其它部件会遇到明显的酸性腐蚀。因此，腐蚀抑制剂被广泛用于油气生产井和管道中，以减少金属部件的腐蚀，从而防止相应的生产设备故障。
8.已经开发了各种类型的腐蚀抑制剂。例如，咪唑啉通常用作腐蚀抑制剂并被视为行业标准。但已知咪唑啉腐蚀抑制剂具有较差的水生毒性。非咪唑啉腐蚀抑制剂包括例如：
9.us 10,131,859，其中公开了由聚氧亚烷基单胺和/或多胺和包括脂肪酸、异脂肪酸、二聚酸、加成二羧酸、三聚酸、加成三羧酸和烃基取代的羧酸的羧酸酰化剂反应形成的酰化胺腐蚀抑制剂；
10.美国专利申请公开no.2011/0138683，其中公开了包含双
‑
n
‑
烷基聚醚、双
‑
n
‑
烯基聚醚、双
‑
n
‑
环己基聚醚、双
‑
n
‑
芳基聚醚、双
‑
β或α
‑
亚氨基酸或其盐的双子表面活性剂腐蚀抑制剂；
11.wo 1999/59958，其中公开了一种腐蚀抑制剂，其通过如下反应形成：(a)氨基酸与酰卤反应形成n
‑
酰化氨基酸产物；(b)使(a)的n
‑
酰化氨基酸与乙酸酐或乙酰氯反应；和(c)使(b)中形成的化合物与胺反应以形成n
‑
酰化氨基酸酰胺；
12.us 5,064,571，其中公开了一种由脂肪酸与聚氧亚烷基胺残基反应形成的腐蚀抑制剂；
13.us 4,536,189，其中公开了一种腐蚀抑制剂，其通过如下反应形成：(a)马来酸酐与烃取代的单伯醚胺反应；和(b)使(a)中形成的产物与含杂环氮的化合物反应；
14.us 4,419,105，其中公开了一种由马来酸酐和单官能聚醚胺反应形成的腐蚀抑制剂；
15.us 4,332,737，其中公开了一种腐蚀抑制剂，其通过如下反应形成：(a)使含有至少3个氨基的亚烷基多胺与脂族单羧酸反应形成酰胺；和(b)使(a)中形成的产物与二羧酸或酸酐反应；
16.us 4,290,778，其中公开了由马来酸酐与烃基烷氧基亚烷基二胺反应形成的腐蚀抑制剂；
17.us 3,894,849，其中公开了由多胺与单羧酸或所述单羧酸的酸酐或酰卤反应形成的酰化亚烷基多胺腐蚀抑制剂；和
18.us 3,773,479，其中公开了由马来酸酐和伯胺反应形成的腐蚀抑制剂。
19.虽然现有技术的腐蚀抑制剂可能适用于特定的应用，但仍需要开发能够在低浓度下提供腐蚀抑制以及其它性能特征并且不会在其应用体系中引入不希望的副作用的替代化合物。


技术实现要素：

20.本发明主要提供通过如下物质反应获得的添加剂化合物：(a)由马来酸酐和聚氧亚烷基单胺反应形成的中间体；和(b)包含伯胺基团和/或仲胺基团的胺化合物反应。
21.在另一个实施方案中，提供了一种组合物，其包含本发明的添加剂化合物以及溶剂、表面活性剂或助剂中的至少一种。
22.在又一个实施方案中，提供了一种腐蚀抑制组合物，其包含本发明的添加剂化合物和水性流体或非水性流体。
具体实施方式
23.本发明主要涉及通过如下物质反应获得的添加剂化合物：(a)由马来酸酐和聚氧亚烷基单胺反应形成的中间体；(b)包含伯胺基团和/或仲胺基团的胺化合物反应。
24.以下术语应具有以下含义：
25.术语“包含”及其变体不用于排除任何附加组分、步骤或过程的存在，不论它们是否在本文中公开。为避免任何疑问，除非有相反说明，本文使用术语“包含”要求保护的所有组合物均可包括任何附加添加剂、佐剂或化合物。相反，术语“基本上由
……
组成”如果出现在本文中，则将任何其它组分、步骤或过程(那些对可操作性来说非必须的除外)排除在后续叙述的范围外，和术语“由
……
组成”(如果使用的话)则排除了没有具体描述或列出的所有组分、步骤或过程。除非另有说明，术语“或”单独地以及按任意组合指代所列各项。
26.冠词在本文中用于指代一个或多个(即至少一个)冠词的语法对象。例如，“胺”是指一种或多种胺。短语“在一个实施方案中”、“根据一个实施方案”等一般指该短语之后的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施方案中，和也可以包括在本发明的多个实施方案中。重要的是，这些短语不一定指同一方面。如果说明书提到组分或特征“可能”或“可以”被包括或具有某种特性，则该特定组分或特征不是必须被包括或必须具有所述特
性。
27.如本文所用，术语“约”可允许数值或范围有一定的变化程度，例如可在所述数值或所述范围边界
±
10％、
±
5％或
±
1％以内。
28.以范围形式表示的数值应以灵活的方式解释为不仅包括作为范围边界明确列举的数值，也包括所述范围内包含的所有单个数值或子范围，就像每个数值和子范围都已被明确列举一样。例如，范围如1
‑
6应视为具体公开了子范围如1
‑
3、2
‑
4、3
‑
6等，以及该范围中的单个数值如1、2、3、4、5和6。不论范围多宽，这都适用。
29.术语“优选的”和“优选地”指在某些情况下可提供某些益处的实施方案。但在相同或其它情况下，其它实施方案也可能是优选的。此外，引述一个或多个优选的实施方案并不意味着其它实施方案不能用，也不打算将其它实施方案排除在本发明范围之外。
30.术语“性能化学品制剂”指用于多种应用的非个人护理制剂，包括非限制性制剂如粘合剂、农业杀生物剂、水泥、涂料、电子产品、燃料、家居工业通用品(hi&i)、油墨、膜、金属加工、纸张、油漆、颜料、塑料、印刷、石膏、油田、聚氨酯、纺织品和木材护理制剂。
31.术语“个人护理制剂”指如护肤、防晒、油、护发、化妆品和防腐剂等示例性非限制性制剂，包括改变皮肤颜色和外观的那些。可能的个人护理制剂包括但不限于用于增加造型灵活性、持久造型和增加头发、皮肤和彩妆耐湿性、防晒、防水/耐水、耐磨和热保护性/增强性制剂的聚合物。
32.当取代基由它们从左到右书写的常规化学式规定时，它们同等地包括从右到左书写结构会形成的化学上相同的取代基，例如，
‑
ch2o
‑
等价于
‑
och2‑
。
33.术语“任选的”或“任选地”指随后描述的事件或情况可能发生也可能不发生，所述描述包括所述事件或情况发生的情况和不发生的情况。
34.根据一个实施方案，添加剂化合物可通过如下物质的反应获得：(a)由马来酸酐和聚氧亚烷基单胺反应形成的中间体；和(b)包含伯胺基团和/或仲胺基团的胺化合物。
35.在一个实施方案中，与马来酸酐反应形成中间体(a)的聚氧亚烷基单胺是含有一个连接到聚醚骨架终端的氨基的化合物。所述氨基可为伯(
‑
nh2)或仲(
‑
nh
‑
)氨基。在一个实施方案中，氨基是伯氨基。如下文进一步讨论的，聚醚骨架基于环氧基基团，即进一步由环氧基基团定义，如环氧丙烷(po)、环氧乙烷(eo)、环氧丁烷(bo)以及它们的混合物。在混合结构中，比率可为任何期望的比率和可以嵌段排列(例如重复或交替)或随机分布。在一个非限制性实例中，在混合的eo/po结构中，eo:po的比率可以为约1:1
‑
1:50，反之亦然。因此，聚氧亚烷基单胺可基本上确定聚环氧乙烷、聚环氧丙烷和/或聚环氧丁烷。聚氧亚烷基单胺的分子量可变并可至多为约6,000。
36.此外，在本发明的多功能添加剂制备用于强极性体系(如水性介质)中的一些实施方案中，相比于非极性基团(即聚环氧丙烷和/或聚环氧丁烷)，用于形成中间体(a)的聚氧亚烷基单胺可包括足够高比例(例如较高量)的极性基团(即聚环氧乙烷)，以达到足够用于特定使用领域的水溶性水平。例如，聚氧亚烷基单胺可包含大于50wt％、或大于60wt％、或大于75wt％或大于90wt％的环氧乙烷。类似地，在形成用于非极性体系的分散剂的情况下，相比于极性基团，聚氧亚烷基单胺可包含足够高比例(例如较高量)的非极性基团，例如大于50wt％、或大于60wt％、或大于75wt％、或大于90wt％的环氧丙烷和/或环氧丁烷。在形成用于其中宽泛相容性很重要的体系的多功能添加剂的情况下，聚氧亚烷基单胺可包括这些
极性和非极性基团的平衡组合。
37.聚氧亚烷基单胺通常可通过单羟基引发剂如醇与环氧乙烷和/或环氧丙烷和/或环氧丁烷反应来制备。该反应之后，将所形成的终端羟基转化为胺，从而提供包括环氧丙烷(po)、环氧乙烷(eo)、环氧丁烷(bo)或它们的混合物以及终端氨基如终端伯氨基或终端仲氨基(优选伯氨基)的聚醚骨架。根据一个实施方案，醇可为具有1
‑
35个碳原子的脂肪醇或具有6
‑
35个碳原子的芳族醇，两者都可进一步被诸如烷基、芳基、芳烷基和烷芳基取代基的部分取代。在另一个实施方案中，醇是具有1
‑
18个碳原子或1
‑
10个碳原子的烷醇，如低级烷基衍生的烷醇，包括例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、异丙醇、仲丁醇等。在另一个实施方案中，醇可为烷基酚，其中烷基取代基是1
‑
24个碳原子如4
‑
16个碳原子的直链或支链烷基，或芳基取代的酚，包括单、二和三苯基苯酚、或烷芳基苯酚、或芳烷基苯酚如三苯乙烯基苯酚、或萘酚、或烷基取代的萘酚。
38.根据一个具体实施例，聚氧亚烷基单胺为具有下式的化合物：
[0039][0040]
其中r1为氢、任选被一个或多个c1至c
10
烷基取代的c1至c
20
烷基或c6芳基；w、x和y各自独立地为0至约100的整数，条件是w x y大于2；d为0或1；和r
b
为c1至c
10
烷基。在一些实施方案中，w、x和y可为0至约50、或0至约20、或0至约10的整数，条件是w x y大于2。
[0041]
上述结构可包括以下任何一种或多种(或单独，或以任意比例彼此混合)的均聚物和共聚物：环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷。根据一方面，聚氧亚烷基单胺的分子量可为约500
‑
6000的任意分子量。在另一特定实施方案中，聚氧亚烷基单胺可具有约600
‑
3000的分子量。在又一个特定实施方案中，聚氧亚烷基单胺可具有至少1000、或至少2000、或至少3000、或至少4000或甚至至少5000的分子量。
[0042]
上述结构的聚氧亚烷基单胺的实例包括但不限于以商标胺和胺从huntsman petrochemical llc获得的那些，以及由其它公司提供的包括聚氧亚烷基伯单胺的类似化合物。具体实例包括具有下式的那些：
[0043][0044]
其中r在每种情况下独立地为氢、甲基或乙基，a和b独立地为约1
‑
150的整数；
[0045][0046]
其中每个z独立地为c1‑
c
40
烷基或c1‑
c
40
烷基苯酚基团，和w为约1
‑
100的整数；
[0047][0048]
其中me为甲基，et为乙基。包括在上式中的此类聚氧亚烷基单胺包括m
‑
600、m
‑
1000、m
‑
2005、m
‑
2070、xtj
‑
435和xtj
‑
436胺。
[0049]
其它可商购的聚氧亚烷基单胺包括b
‑
和l
‑
系列胺，它们具有如下主要结构：
[0050][0051]
其中r为甲基，a和b为整数，使得化合物中po/eo的摩尔比为约9/1
‑
1/11。因此，在一些实施方案中，r为甲基和po/eo的摩尔比范围为约9/1
‑
1/1或约9/1
‑
4.5/1。在另一个实施方案中，r为甲基和po/eo的摩尔比范围为约1/1
‑
1/11、或约1/3.3
‑
1/11、或约1/6.3
‑
1/11、或甚至约1/7
‑
1/11。虽然这些化合物是甲氧基封端的，聚氧亚烷基单胺也可用其它基团封端，其中甲氧基的甲基被更高级的烃如乙基、丙基、丁基、苯基或苄基替换。
[0052]
中间体(a)可通过使马来酸酐和聚氧亚烷基单胺接触并使它们在常规温度下反应来制备。例如，反应可在约室温至最高约110℃或约60℃至约100℃的温度下进行。反应时间可为约15分钟至约2小时。在较低反应温度下，可以除去缩合水，也可能希望降低压力。
[0053]
在一些实施方案中，马来酸酐和聚氧亚烷基单胺的比例可使得马来酸酐的摩尔数等于聚亚烷基单胺中胺基的摩尔当量或平均比聚亚烷基单胺中胺基的摩尔当量少约1
‑
3摩尔。
[0054]
然后使中间体(a)与反应物反应以形成本发明的多功能添加剂化合物。根据一个实施方案，反应物可为包含伯胺基团或仲胺基团的胺化合物。胺化合物可为脂族、脂环族、芳族或杂环族的，包括脂族取代的脂环族、脂族取代的芳族、脂族取代的杂环族、脂环族取代的脂族、脂环族取代的芳族、脂环族取代的杂环族、芳族取代的脂族、芳族取代的脂环族、芳族取代的杂环族、杂环族取代的脂族、杂环族取代的脂环族和杂环族取代的芳族胺，和也可以是饱和或不饱和的。如果是不饱和的，胺将不含炔属不饱和度(即
‑
c＝c
‑
)。胺化合物也可含有非烃取代基或基团，只要这些基团不显著干扰胺化合物与中间体(a)的反应即可。此类非烃取代基或基团包括低级烷氧基、低级烷基巯基、硝基、诸如
‑
o
‑
和
‑
s
‑
的中断基团(例
如在
‑
ch2ch2‑
x
‑
ch2ch2‑
这样的基团中，其中x为
‑
o
‑
或
‑
s
‑
)。
[0055]
在一个实施方案中，胺化合物符合通式(i)或(ii):
[0056][0057]
其中r5、r7和r8可相同或不同，在每种情况下代表氢原子或具有1
‑
60个碳原子的烃基或在一些实施方案中代表1
‑
48个碳原子的烃基，y为
‑
o
‑
或
‑
nr9‑
基团，其中r9代表氢原子或具有1
‑
60个碳原子的烃基或在一些实施方案中代表1
‑
48个碳原子的烃基，r5和r9能够同它们与之相连的氮原子一起形成杂环，各r6独立地代表氢原子或具有1
‑
4个碳原子的烃基，其中当y为
‑
nr9‑
时，p为等于或大于2的整数和在一些实施方案中为2
‑
10的整数，和m为0或1
‑
10的整数，和其中当y为
‑
o
‑
时，p为等于或大于1的整数和在一些实施方案中为1
‑
10的整数，和m为1
‑
10的整数，n、o和q为0
‑
60的整数，条件是n o q为1
‑
60的整数。
[0058]
根据一个实施方案，胺为通式(i)的化合物，和m等于0，和y为
‑
nr9‑
。这些单胺符合通式r5nr9r8，和经常使用其中r8和r9代表氢原子和r5是具有1
‑
32个碳原子的烷基的那些单胺。作为这些伯单胺的实例，可提到的有甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺、壬胺、癸胺、十二胺、十四胺、十六胺、十八胺、二十烷胺和二十二烷胺。还可以使用伯单胺的混合物。还可以使用具有式r5nhr8的仲单胺或仲单胺混合物，其中r5和r8可相同或不同，在每种情况下代表具有1
‑
32个碳原子的烷基，例如式r5nhr8的脂肪胺组分，其基团r5和r8为c8、c
10
、c
12
、c
14
、c
16
、c
18
、c
20
和c
22
范围内的脂族烃基。
[0059]
还可以使用式(i)的多胺，其中r5为氢原子或具有1
‑
32个碳原子的烃基，y为
‑
nr9‑
，其中r9为氢原子或具有1
‑
32个碳原子的烃基，各r6独立地代表氢原子或甲基，p为2
‑
4的整数，m为1
‑
5的整数。
[0060]
在通式(i)的化合物中，还可以使用如下这些：其中y为
‑
nr9‑
，r5、r6和r9各自代表氢原子，p等于2和m为1
‑
5的整数；或其中r5代表烃基和在一些实施方案中具有5
‑
24个碳原子，y代表
‑
nr9‑
基团，其中r9为氢原子，r6代表氢原子，p为2
‑
4的整数(如3)，和m为1
‑
5的整数(如1)。
[0061]
烃基r5和r9通常为直链或支链的烯基、烷基、芳基、芳基
‑
烷基(芳烷基)、烷基
‑
芳基(烷芳基)或脂环族基团。在一些实施方案中，基团r5和r9为直链或支链的烷基或烯基。烃基r6可为直链烷基，诸如甲基、乙基、正丙基或正丁基。
[0062]
作为具体化合物，实例包括但不限于乙二胺、丙二胺、三亚乙基四胺、三亚丙基四胺、四亚乙基五胺、丙二胺、己二胺、2,2,4
‑
和2,4,4
‑
三甲基六亚甲基二胺、二(三亚甲基)三胺、n
‑
烷基
‑
1,3
‑
二氨基丙烷(例如n
‑
1,3
‑
十二烷基二氨基丙烷、n
‑
1,3
‑
十四烷基二氨基丙
烷、n
‑
1,3
‑
十六烷基二氨基丙烷、n
‑
1,3
‑
十八烷基二氨基丙烷、n
‑
1,3
‑
二十烷基二氨基丙烷和n
‑
1,3
‑
二十二烷基二氨基丙烷)。还可提到的有n
‑
烷基二亚丙基三胺，例如n
‑
十六烷基二亚丙基三胺、n
‑
十八烷基二亚丙基三胺、n
‑
二十烷基二亚丙基三胺和n
‑
二十二烷基二亚丙基三胺。还可提到的有n
‑
1,3
‑
烯基二氨基丙烷和n
‑
烯基二亚丙基三胺，例如n
‑
1,3
‑
十八碳烯二氨基丙烷、n
‑
1,3
‑
十六碳烯二氨基丙烷、n
‑
1,3
‑
十二碳烯二氨基丙烷、n
‑
1,3
‑
十八碳二烯基二氨基丙烷和n
‑
1,3
‑
二十二碳烯基二氨基丙烷。作为n,n
‑
二取代二胺的实例，可提到的有n,n
‑
二乙基
‑
1,2
‑
二氨基乙烷、n,n
‑
二异丙基
‑
1,2
‑
二氨基乙烷、n,n
‑
二丁基
‑
1,2
‑
二氨基乙烷、n,n
‑
二乙基
‑
1,4
‑
二氨基丁烷、n,n
‑
二甲基
‑
1,3
‑
二氨基丙烷、n,n
‑
二乙基
‑
1,3
‑
二氨基丙烷、n,n
‑
二辛基
‑
1,3
‑
二氨基丙烷、n,n
‑
二癸基
‑
1,3
‑
二氨基丙烷、n,n
‑
双十二烷基
‑
1,3
‑
二氨基丙烷、n,n
‑
双十四烷基
‑
1,3
‑
二氨基丙烷、n,n
‑
双十六烷基
‑
1,3
‑
二氨基丙烷、n,n
‑
双十八烷基
‑
1,3
‑
二氨基丙烷、n,n
‑
双十二烷基二亚丙基三胺、n,n
‑
双十四烷基二亚丙基三胺、n,n
‑
双十六烷基二亚丙基三胺、n,n
‑
双十八烷基二亚丙基三胺、n
‑
甲基,n
‑
丁基
‑
1,2
‑
二氨基乙烷、n
‑
甲基
‑
n
‑
辛基
‑
1,2
‑
二氨基乙烷、n
‑
乙基,n
‑
辛基
‑
1,2
‑
二氨基乙烷、n
‑
甲基
‑
n
‑
癸基
‑
1,2
‑
二氨基乙烷、n
‑
甲基
‑
n
‑
十二烷基
‑
1,3
‑
二氨基丙烷、n
‑
甲基
‑
n
‑
十六烷基
‑
1,3
‑
二氨基丙烷和n
‑
乙基
‑
n
‑
十八烷基
‑
1,3
‑
二氨基丙烷。
[0063]
醚胺的实例包括但不限于2
‑
甲氧基乙胺、3
‑
甲氧基丙胺、4
‑
甲氧基丁胺、3
‑
乙氧基丙胺、3
‑
辛氧基丙胺、3
‑
癸氧基丙胺、3
‑
十六烷氧基丙胺、3
‑
二十烷氧基丙胺、3
‑
二十二烷氧基丙胺、n
‑
(3
‑
辛氧基丙基)
‑
1,3
‑
二氨基丙烷、n
‑
(3
‑
癸氧基丙基)
‑
1,3
‑
二氨基丙烷、2,4,6
‑
三甲基癸基
‑3‑
氧基丙胺、n
‑
[(2,4,6
‑
三甲基癸基)
‑3‑
氧基丙基]
‑
1,3
‑
二氨基丙烷、二(2
‑
甲氧基乙基)胺、二(3
‑
甲氧基正丙基)胺、二(2
‑
甲氧基
‑2‑
甲基乙基)胺、二(3
‑
乙氧基正丙基)胺、二(正
‑3‑
丙氧基正丙基)胺、二(正
‑3‑
丁氧基正丙基)胺、二(正
‑3‑
戊氧基正丙基)胺、二(正
‑3‑
己氧基正丙基)胺、二(正
‑3‑
辛氧基正丙基)胺、二(正
‑3‑
壬氧基正丙基)胺和二(正
‑3‑
癸氧基正丙基)胺。
[0064]
式(ii)的胺可为如下这些：其中r5和r9在每种情况下代表氢原子，和o为1
‑
60的整数，和n和q等于0；或o为1
‑
59的整数，n为0或使o n总和为1
‑
59的整数，和q为0；或o为1
‑
59的整数，和q为0或使o q总和为1
‑
59的整数，和n为0；或o为1
‑
59的整数，n为1
‑
59的整数，和q为1
‑
59的整数，使o n q总和为3
‑
60。
[0065]
根据一个特定的实施方案，胺化合物是甲胺、乙胺、二甲胺、二乙胺、正丁胺、二正丁胺、烯丙胺、异丁胺、椰油胺、硬脂胺、月桂胺、甲基月桂胺、油胺、n
‑
甲基辛胺、十二胺、十八胺、2
‑
乙基己胺、二(2
‑
乙基己基)胺、甲基丁胺、2
‑
环己基乙胺、苄胺、苯乙胺、3
‑
呋喃丙胺、环己胺、环戊胺、环己烯胺、环戊烯胺、n
‑
乙基环己胺、二环己胺、丙基取代的环己胺、苯基取代的环戊胺、吡喃基取代的环己胺、苯胺、二(对甲基苯基)胺、萘胺、n
‑
正丁基苯胺、对乙氧基苯胺、对十二烷基苯胺、环己基取代的萘胺、噻吩基取代的苯胺、乙二胺、三亚乙基四胺、丙二胺、丙二胺、己二胺、癸二胺、辛二胺、二(亚庚基)三胺、三亚丙基四胺、四亚乙基五胺、丙二胺、五亚乙基六胺、二(亚丙基)三胺、n
‑
(2
‑
氨基乙基)哌嗪、1,4
‑
双(2
‑
氨基乙基)哌嗪、单乙醇胺、二(3
‑
羟丙基)胺、3
‑
羟丁基胺、4
‑
羟丁基胺、二乙醇胺、n
‑
(2
‑
羟乙基)环己胺、3
‑
羟基环戊胺、对羟基苯胺、n
‑
羟乙基哌嗪、甲基乙醇胺、二异丙醇胺、乙基丙醇胺、甲基二丙醇胺、甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、丙基二乙醇胺、异丙基二乙醇胺、甲基二异丙醇胺、乙基二异丙醇胺、丙基二异丙醇胺、二乙基乙醇胺、二甲基乙醇胺、二丙基乙醇胺、2
‑
甲氧基
乙胺、3
‑
甲氧基丙胺、4
‑
甲氧基丁胺、3
‑
乙氧基丙胺、3
‑
辛氧基丙胺、3
‑
癸氧基丙胺、3
‑
十六烷氧基丙胺、3
‑
二十烷氧基丙胺、3
‑
二十二烷氧基丙胺、n
‑
(3
‑
辛氧基丙基)
‑
1,3
‑
二氨基丙烷、n
‑
(3
‑
癸氧基丙基)
‑
1,3
‑
二氨基丙烷、(2,4,6
‑
三甲基癸基)
‑3‑
氧基丙胺、n
‑
[(2,4,6
‑
三甲基癸基)3
‑
氧基丙基]
‑
1,3
‑
二氨基丙烷、二(2
‑
甲氧基乙基)胺、二(3
‑
甲氧基正丙基)胺、二(2
‑
甲氧基
‑2‑
甲基乙基)胺、二(3
‑
乙氧基正丙基)胺、二(正
‑3‑
丙氧基正丙基)胺、二(正
‑3‑
丁氧基正丙基)胺、二(正
‑3‑
戊氧基正丙基)胺、二(正
‑3‑
己氧基正丙基)胺、二(正
‑3‑
辛氧基正丙基)胺、二(正
‑3‑
壬氧基正丙基)胺、二(正
‑3‑
癸氧基正丙基)胺以及它们的混合物。
[0066]
本发明的添加剂化合物可通过使中间体(a)与胺化合物(b)在约0
‑
300℃的温度下反应来制备。在一个实施方案中，反应温度为约10
‑
150℃或约50
‑
120℃或约80
‑
110℃或约95
‑
105℃。反应可进行足以完成反应的时间段。该时间段可为约10分钟至约24小时、或约30分钟至约12小时、或约30分钟至约2小时。该反应可任选在纯态下或在溶剂存在下进行。该反应可在减压、大气压或超大气压下在诸如氮气、氦气、氖气、氙气、氩气、它们的混合物等的惰性气氛中进行。用于与中间体(a)反应的胺化合物(b)的量可使得胺化合物(b)与用于形成中间体(a)的马来酸酐的摩尔比为约3:1
‑
1:3或约2:1
‑
1:2或约1.5:1
‑
1:1.5或约1:1。
[0067]
根据一个实施方案，根据溶液的ph值，溶液中的添加剂可具有如下通式：
[0068][0069]
其中r
y
为具有1
‑
32个碳原子的烷基，n为2
‑
30的整数，各r
x
独立地为氢、甲基或乙基，r
g
和r
h
独立地为氢或具有1
‑
32个碳原子的烷基。
[0070]
根据另一个实施方案，提供一种包装产品，其包含：a)具有至少一个出口的容器；和b)本发明的添加剂化合物。
[0071]
根据一个实施方案，本发明的包装产品包含具有密封元件的容器，所述密封元件如盖子、顶盖、帽或塞子以密封容器。在另一个实施方案中，密封容器还具有喷嘴或倾倒口。所述密封容器可具有圆柱形、椭球形、球形、矩形、罐形、桶形、方形或壶形的形状，和包含本发明的组合物。
[0072]
在又一个实施方案中，所述容器可由任何材料制成，例如钢、玻璃、铝、纸板、镀锡板、塑料(包括但不限于高密度聚乙烯(hdpe)、聚丙烯(pp)、聚氯乙烯(pvc)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、取向聚丙烯(opp)、聚乙烯(pe)或聚酰胺)和包括这些的混合物、层压材料或其它组合。
[0073]
本发明的添加剂化合物可用于多种应用，诸如燃料沉积控制剂、腐蚀抑制剂、清净
剂、金属加工液、采矿试剂、乳化剂、燃料或润滑剂组合物、表面活性剂制备和用于分散颜料或沥青/水泥。
[0074]
因此，在一个实施方案中，提供了一种组合物，其包含本发明的添加剂化合物和溶剂、表面活性剂或助剂中的至少一种。基于组合物的总重量，包含在组合物中的添加剂化合物的量可为约0.0001wt％至小于50wt％。
[0075]
根据一个实施方案，所述溶剂是水，和在一些实施方案中是去离子水。在其它实施方案中，不同的溶剂可与水组合使用或者代替水。此类溶剂的实例包括但不限于烃(例如戊烷或己烷)、卤代烃(例如氟利昂113)、醚(例如乙醚(et2o)、四氢呋喃(“thf”)或二甘醇二甲醚(二乙二醇二甲醚)、腈(例如ch3cn)或芳族化合物(例如三氟代苯)。进一步的示例性溶剂包括乳酸盐、丙酮酸盐和二醇。溶剂还可包括但不限于丙酮、1,4
‑
二恶烷、1,3
‑
二氧戊环、乙酸乙酯、环己酮、丙酮、1
‑
甲基
‑2‑
吡啶二酮(nmp)和甲乙酮。其它溶剂，包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n
‑
甲基吡咯烷酮、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、甘油及其衍生物、萘及其取代形式、乙酸酐、丙酸和丙酸酐、二甲砜、二苯甲酮、二苯砜、苯酚、间甲苯酚、二甲亚砜、二苯醚、三联苯等。进一步的溶剂包括丙二醇丙醚(pgpe)、3
‑
庚醇、2
‑
甲基
‑1‑
戊醇、5
‑
甲基
‑2‑
己醇、3
‑
己醇、2
‑
庚醇、2
‑
己醇、2,3
‑
二甲基
‑3‑
戊醇、丙二醇甲醚乙酸酯(pgmea)、乙二醇、异丙醇(ipa)、正丁醚、丙二醇正丁醚(pgbe)、1
‑
丁氧基
‑2‑
丙醇、2
‑
甲基
‑3‑
戊醇、2
‑
甲氧基乙酸乙酯、2
‑
丁氧基乙醇、2
‑
乙氧基乙酰乙酸乙酯、1
‑
戊醇和丙二醇甲醚。以上列举的溶剂可单独或组合使用。
[0076]
所述组合物可包含表面活性剂。可用于本发明组合物中的表面活性剂是公知的和包括阴离子、非离子、阳离子和两性化合物。在所述组合物中可使用多种此类化合物的组合。
[0077]
可以使用的阴离子表面活性剂化合物包括但不限于烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、α
‑
烯烃磺酸盐、烷基牛磺酸盐、烷基肌氨酸盐、烷基二苯醚二磺酸盐、烷基萘磺酸盐、烷基醚硫酸盐、烷基醚磺酸盐、磺基琥珀酸盐和已知用于例如性能化学制剂的其它阴离子表面活性剂，包括直链c8‑
16
烷基硫酸盐、c8‑
16
烷基磺酸盐、c8‑
16
烷基苯磺酸盐和c8‑
16
烷基二苯醚二磺酸盐、癸基磺基苯氧基苯/氧双癸基苯磺酸二钠盐和辛烷磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠以及前述物质的组合。这些表面活性剂通常可以作为它们的碱金属盐、碱土金属盐和铵盐获得。
[0078]
可使用的非离子表面活性剂化合物包括但不限于烷氧基化物、n
‑
取代的脂肪酸酰胺、胺氧化物、酯、糖基表面活性剂、聚合物表面活性剂以及它们的混合物。烷氧基化物的实例为诸如非芳族醇、胺、酰胺、脂肪酸或脂肪酸酯的化合物，它们已被1
‑
50当量烷氧基化。环氧乙烷和/或环氧丙烷可用于烷氧基化，通常用环氧乙烷。n
‑
取代的脂肪酸酰胺的实例为脂肪酸葡糖酰胺或脂肪酸链烷醇酰胺。酯的实例为脂肪酸酯、甘油酯或甘油单酯。糖基表面活性剂的实例为脱水山梨糖醇、乙氧基化脱水山梨糖醇、蔗糖和葡萄糖酯。聚合物表面活性剂的实例为乙烯基吡咯烷酮、乙烯醇或乙酸乙烯酯的均聚物或共聚物。
[0079]
也可使用阳离子表面活性剂化合物，包括季铵表面活性剂，例如具有一个或两个疏水基团的季铵化合物，或长链伯胺的盐。
[0080]
可使用的两性表面活性剂化合物包括但不限于甜菜碱、烷基咪唑啉、椰油两性丙酸盐、椰油两性二丙酸二钠(也称为椰油咪唑啉羧酸盐)或它们的组合。
[0081]
还可根据应用将已知的助剂加入到所述组合物中。这些助剂可包括但不限于着色剂、颜料、酶、润湿剂、消泡剂、缓冲剂、ph调节剂、增稠剂、乳化剂、抗皱剂、助洗剂、螯合剂、水溶助剂、抗微生物剂、香料、除草剂、杀虫剂、杀真菌剂、抗氧化剂、抗磨添加剂、摩擦调节剂、粘度指数改进剂、倾点下降剂、腐蚀抑制剂、固体载体或填料、保护胶体、粘结剂、湿润剂、驱虫剂、引诱剂、摄食刺激剂、相容剂、杀菌剂、防冻剂、结晶抑制剂、增粘剂、粘合剂、防腐剂、澄清剂、肥料、uv稳定剂、盐、增重剂、砾石颗粒、气体、交联剂、热力学水合物抑制剂、动力学水合物抑制剂、粘土稳定剂及它们的混合物。
[0082]
根据一个实施方案，提供了包含本发明组合物的性能化学制剂，其中基于性能化学制剂的总重量，添加剂化合物在性能化学制剂中的存在量为约0.001
‑
40wt％。在另一个实施方案中，提供了包含所述组合物的性能化学制剂，其中基于性能化学制剂的总重量，添加剂化合物在性能化学制剂中的存在量为约0.01
‑
30wt％。在又一个实施方案中，提供了包含所述组合物的性能化学制剂，其中基于性能化学制剂的总重量，添加剂化合物在性能化学制剂中的存在量为约0.05
‑
20wt％。在又一个实施方案中，提供了包含所述组合物的性能化学制剂，其中基于性能化学制剂的总重量，添加剂化合物在性能化学制剂中的存在量为约0.5
‑
15wt％或约1
‑
10wt％。
[0083]
因此，在又一个实施方案中，提供了包含所述组合物的个人护理制剂，其中基于个人护理制剂的总重量，添加剂化合物在个人护理制剂中的存在量为约0.001
‑
40wt％。在另一个实施方案中，提供了包含所述组合物的个人护理制剂，其中基于个人护理制剂的总重量，添加剂化合物在个人护理制剂中的存在量为约0.01
‑
30wt％。在又一个实施方案中，提供了包含所述组合物的个人护理制剂，其中基于个人护理制剂的总重量计，添加剂化合物在个人护理制剂中的存在量为约0.05
‑
20wt％。在又一个实施方案中，提供了包含所述组合物的个人护理制剂，其中基于个人护理制剂的总重量，添加剂化合物在个人护理制剂中的存在量为约0.5
‑
15wt％或约1
‑
10wt％。
[0084]
根据另一个实施方案，提供了包含本发明添加剂的浓缩组合物，其可进一步在水和/或其它溶剂中稀释以形成水性或非水性溶液。本发明的浓缩组合物或“浓缩物”可以稀释至所期望的强度和ph。浓缩物还允许更长的保质期和更容易运输和储存。因此，在一个实施方案中，提供了一种浓缩组合物，其包含本发明的添加剂及水和/或其它溶剂以及任选的一种或多种上述助剂。对于浓缩物，基于浓缩物的总重量，水(和在一些实施方案中为去离子水)和/或溶剂的量可为例如约0.5
‑
50wt％。因此，基于浓缩物的总重量，包含在浓缩物中的添加剂化合物(和任选的助剂，如果存在的话)的量可为约50wt％至至多99.5wt％。如上所述，浓缩物可进一步用水(和在一些实施方案中为去离子水)和/或溶剂稀释以形成水性溶液或非水性溶液。
[0085]
在一个特定实施方案中，添加剂化合物可以用于腐蚀抑制组合物中。该腐蚀抑制组合物适用于与用于制造与水性或非水性体系相关的需要腐蚀保护的商业设备的金属部件。“水性体系”指包括金属部件的任何体系，这些体系定期或连续地含有水性流体或与水性流体接触。术语“水性流体”指含有5wt％或更多水的流体，和包括水基流体。“水基流体”指包含至少40wt％的水和其余为悬浮和/或溶解的固体和可溶于水的化合物的流体。“非水性体系”指包括金属部件的任何体系，这些体系定期或连续地含有非水性流体或与非水性流体接触。非水性流体可与水混溶或不混溶，如烃燃料。典型的水性或非水性体系可以包括
例如再循环冷却装置、利用蒸发作为冷却源的开放式再循环冷却装置、闭环冷却装置、换热器装置、反应器、用于储存和处理液体的设备、锅炉和相关的蒸汽发生装置、散热器、闪蒸装置、制冷装置、反渗透设备、气体洗涤装置、高炉、造纸和纸浆加工设备、糖蒸发装置、蒸汽发电厂、地热装置、核冷却装置、水处理装置、食品和饮料加工设备、水池循环装置、采矿回路、闭环加热装置、用于如钻孔、镗孔、铣削、铰孔、拉伸、拉削、车削、切割、缝纫、研磨、螺纹切割、成型、纺丝和轧制操作的加工液、液压液、冷却液、采油装置和钻井液。水性流体的典型实例包括淡水、微咸水、海水、废水、水和盐的混合物(称为盐水)、水和醇(例如甲醇、乙醇和乙二醇)的混合物、水和酸(例如无机酸)的混合物、水和碱(例如苛性碱)的混合物以及它们的组合。使用本发明腐蚀抑制组合物处理的水性和非水性体系可以含有溶解氧或者可以不含氧。水性和非水性体系可以包含其它溶解气体如二氧化碳、氨和硫化氢。
[0086]
因此，根据一个实施方案，提供了一种包含添加剂化合物和水性流体的腐蚀抑制组合物。在另一个实施方案中，提供了包含添加剂化合物和非水性流体的腐蚀抑制组合物。
[0087]
根据一个实施方案，可与水性或非水性体系接触的金属部件由可防止腐蚀和/或结垢的任何金属加工而成。需要腐蚀保护的金属的典型实例有铜、铜合金、铝、铝合金、黑色金属(如铁)、钢(如低碳钢、铬钢和不锈钢)、铁合金以及它们的组合。
[0088]
本发明的腐蚀抑制组合物在强酸性或强碱性即ph为0.5
‑
14的水性体系中有效。在一些实施方案中，优选将腐蚀抑制组合物添加到ph值为6
‑
10的水性或非水性体系中。
[0089]
腐蚀抑制组合物可以以一定量添加到水性体系中，使得基于水性体系的重量，本发明的添加剂化合物在水性体系中存在的活性量范围为约0.1
‑
50,000ppm(0.00001
‑
5wt％)、或约1
‑
10,000ppm、或约50
‑
5000ppm、或约100
‑
1000ppm。
[0090]
腐蚀抑制组合物也可用作与非水性体系和流体如烃燃料接触的金属部件的腐蚀抑制剂。烃燃料可为包含沸点在汽油沸程内的烃的混合物的生物燃料或发动机燃料组合物。这些燃料可由直链或支链烷烃、环烷烃、烯烃和芳烃以及它们的任意混合物组成。所述燃料可源自直馏石脑油、聚合物汽油、天然汽油或源自催化裂化或热裂化的烃和催化重整的原料，和沸点范围为约80
‑
450
°
f。燃料的组成和辛烷值并不重要。在实施本发明时可使用任何常规的发动机燃料基础油，包括汽油。在含添加剂化合物的汽油中，除本发明的添加剂化合物、防冰剂、去雾剂、清净剂等，还可含有诸如抗爆剂、抗氧化剂、金属钝化剂、腐蚀抑制剂等常规助剂。
[0091]
根据另一个实施方案，腐蚀抑制组合物除了防止金属部件腐蚀外，还可提供令人惊讶的有效的化油器清洁。
[0092]
通常，可添加少量添加剂到烃燃料或汽油中，所述少量即有效向烃燃料或汽油提供腐蚀抑制和/或化油器清洁的量。基于烃燃料或汽油的总重量，添加剂的量为约0.0002
‑
0.2wt％可能有效。在一些实施方案中，基于烃燃料或汽油的总重量，约0.001
‑
0.01wt％的量可能是优选的，后者的量分别对应于约3和30ptb(每1000桶烃燃料或汽油中添加剂的磅数)。
[0093]
下面将参照以下非限定性实施例进一步描述本发明。
[0094]
实施例
[0095]
实施例1
‑
3：本发明的多功能添加剂的制备
[0096]
196克马来酸酐在70℃温度下在烘箱中熔化。然后将熔化的酸酐装入5升三颈烧瓶
中并保持在60℃的温度下。在温和搅拌下，将2000克聚氧亚烷基单胺(xtj
‑
436胺)加入反应器中，并使混合物在约60℃的温度下反应30分钟。添加600克2
‑
乙基己烷溶剂以控制混合物的粘度。然后将204克二甲基氨基丙胺(dmapa)加入反应器并将反应器温度升高至100℃。然后使该混合物反应2小时，然后冷却。然后收集所得到的浅黄色液体产物，和标记为实施例1。
[0097]
98克马来酸酐在70℃温度下在烘箱中熔化。然后将熔化的酸酐装入5升三颈烧瓶中并保持在60℃的温度下。在温和搅拌下，将1837克聚氧亚烷基单胺加入反应器中，使混合物在约60℃的温度下反应30分钟，所述聚氧亚烷基单胺由环氧丙烷(po)/环氧丁烷(bo)混合物和十二烷基苯酚(ddp)反应产生的多元醇胺化制备。然后将102克dmapa加入到反应器中并将反应器温度升高至100℃。使混合物反应2小时，然后冷却。收集所得到的淡黄色液体产物，和标记为实施例2。
[0098]
49克马来酸酐在70℃温度下在烘箱中熔化。然后将熔化的酸酐装入5升三颈烧瓶中并保持在60℃的温度下。在温和搅拌下，将500克聚氧亚烷基单胺(xtj
‑
436胺)加入反应器中，使混合物在约60℃的温度下反应30分钟。加入145克2
‑
乙基己烷溶剂以控制混合物的粘度。然后将30.5克单乙醇胺(mea)加入反应器中并将反应器温度升高至100℃。使混合物反应2小时，然后冷却。然后收集所得到的浅黄色液体产物，和标记为实施例3。
[0099]
实施例4：本发明的添加剂作为腐蚀抑制剂的用途
[0100]
a.腐蚀抑制剂评价程序：
[0101]
1)碳钢片在使用前用砂纸打磨。
[0102]
2)将一半碳钢片插入被测液体中。
[0103]
3)然后在搅拌下将被测液体的温度在30℃下保持5小时。
[0104]
4)将碳钢片从被测液体中取出，碳钢片上的腐蚀/锈蚀量评估为合格/不合格(即至少50％暴露于被测液体的碳钢片出现腐蚀/锈蚀)。
[0105]
液体结果组ii油/去离子水*不合格组ii油/去离子水* 500ppm的实施例1合格组ii油/盐水*不合格组ii油/盐水* 500ppm的实施例1合格汽油/盐水*不合格汽油/盐水* 500ppm的实施例1合格汽油/盐水* 500ppm的实施例2合格汽油/盐水* 500ppm的实施例3合格汽油/盐水* 100ppm的实施例1合格汽油/盐水* 100ppm的实施例2合格汽油/盐水* 100ppm的实施例3合格
[0106]
*10/1的重量比。
[0107]
尽管上面已经详细描述了本发明各种实施方案的实施和应用，但应当理解，本发
明提供了可在很多特定情况下实施的许多适用的发明构思。在此讨论的具体实施方案仅用于描述实施和应用本发明的具体方式，并不限制本发明的范围。