陰-陽離子型雙子表面活性劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種陰-陽離子型雙子表面活性劑及其制備方法。其制備方法依次包括以下步驟：（1)稱取一定量的三氯氧膦和溶劑苯加入到100ml的三頸圓底燒瓶中，放置于冰水浴中降溫，然后慢慢加如一定量二醇，室溫下攪拌一段時(shí)間，制的環(huán)狀氯磷酸酯。（2)向上述反應(yīng)物溶液中加入長碳鏈醇，兩者反應(yīng)一段時(shí)間制備出所需要的中間體。（3)蒸發(fā)除去溶劑，得到中間體粗產(chǎn)物與長鏈烷基二甲基叔胺在無水乙醇中反應(yīng)一段時(shí)間得到粗產(chǎn)物。產(chǎn)物經(jīng)過純化后，得到白色粉末狀固體陰-陽離子型雙子表面活性劑。
【專利說明】陰-陽離子型雙子表面活性劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及油田注水開發(fā)過程中使用的增注劑，屬于一類陰-陽離子型雙子表面 活性劑；另外還涉及該陰-陽離子型雙子表面活性劑的制備方法。

【背景技術(shù)】：
[0002] 傳統(tǒng)的單頭基單烷烴鏈表面活性劑由于離子頭基電荷排斥或水化引起的分離傾 向，使表面活性劑在水溶液的表面上排列疏松，表面活性不高。而從70年代初開始報(bào)道的 雙子表面活性劑（Gemini)被稱為新型表面活性劑，與傳統(tǒng)表面活性劑結(jié)構(gòu)上不同的是：雙 子表面活性劑是兩個(gè)單鏈表面活性劑通過連接基在親水頭基處或接近親水頭基的地方連 接起來的表面活性劑。由于通過化學(xué)鍵的連接作用削弱了離子頭基之間的排斥作用，使得 雙子表面活性劑在溶液表面排列緊密，具有優(yōu)良的性能。與對(duì)應(yīng)的傳統(tǒng)表面活性劑相比較， 雙子表面活性劑能夠高效的降低水的表面張力，具有更低的臨界膠束濃度（CMC)，獨(dú)特的流 變學(xué)性質(zhì)以及其他許多優(yōu)良的性能。因此有望用作潤濕劑、起泡劑、分散劑、殺菌劑、抑砂 齊U、防腐劑、驅(qū)油劑等，具體應(yīng)用領(lǐng)域包括石油開采、環(huán)境保護(hù)、化妝品和納米材料的合成模 板等方面。
[0003] 目前，對(duì)于雙子表面活性劑的研究報(bào)道相對(duì)較多，而在石油開采方面的相關(guān)研究 報(bào)道較少。因此，本文設(shè)計(jì)新型雙子表面活性劑既帶有負(fù)電荷，又帶有正電荷，因而能夠吸 附到帶有負(fù)電的巖石、管道或泥沙表面，從而改變其表面的性質(zhì)，起到潤濕性改變的作用， 同時(shí)具有高的表面性能和低的界面張力，可以作為油田低滲透油藏活性體系增注劑使用。 該技術(shù)可以解除油田注水井的近井污染堵塞，疏通地層恢復(fù)油井供液能力，實(shí)現(xiàn)水井的正 常注水，有利推動(dòng)油田注水開發(fā)技術(shù)的完善與發(fā)展，有利于實(shí)現(xiàn)油田污水有效利用。目前， 還未見類似結(jié)構(gòu)的表面活性劑的合成和應(yīng)用方面的報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 本發(fā)明的目的在于：為了使表面活性劑在巖石表面有良好的吸附性能和表面活 性，通過引入陰陽離子基團(tuán)合成了一種新型的雙子表面活性劑，并為它們的工業(yè)化生產(chǎn)提 供依據(jù)。此制備技術(shù)操作簡單，原料易得，反應(yīng)易于控制，收率高，對(duì)設(shè)備無特殊要求。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于用該技術(shù)合成了一系列新型的雙子表面活性劑。此類表面 活性劑具有高的表面活性，強(qiáng)的增粘和良好的潤濕改變等方面的性能，作為增注劑使用時(shí) 能有效解決目前油田水井注水開發(fā)過程中存在的注入壓力高和注不進(jìn)的難題。
[0006] 本發(fā)明的目的之一可通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)：
[0007] 該雙子表面活性劑結(jié)構(gòu)式如下：
[0008]

【權(quán)利要求】
1. 陰-陽離子型雙子表面活性劑，其特征在于該雙子表面活性劑結(jié)構(gòu)式如下：
其中：n= 8 ?20;x= 2 ?5;m= 8 ?20。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰-陽離子型雙子表面活性劑，其特征在于中間連接基X= 2,3,4,5 ;η= 8,10,12,14,16;m= 8,10,12,14,16。
3. -種權(quán)利要求1所述的陰-陽離子型雙子表面活性劑的制備方法，其特征在于該制 備方法按以下步驟進(jìn)行： a. 取一定量的三氯氧膦和溶劑苯加入到反應(yīng)器中，放置于冰水浴中降溫至0_5°C，然 后按照三氯氧膦：乙二醇=1 :1摩爾份配比向反應(yīng)器中緩慢加入乙二醇，攪拌下反應(yīng)10-20 分鐘，得環(huán)狀氯磷酸酯； b. 向a步驟裝有環(huán)狀氯磷酸酯的反應(yīng)器中按照環(huán)狀氯磷酸酯：長碳鏈醇=1 :1一1. 5 (摩爾比）配比緩慢加入長碳鏈醇，溫度升至50°C-60°C，反應(yīng)1-3小時(shí)，得中間體粗產(chǎn)物； c. 按照b步驟的中間體粗產(chǎn)物：長鏈烷基叔胺=1 :1-5 (摩爾份）配比，將中間體粗產(chǎn) 物與長鏈烷基叔胺在70-80°C無水乙醇中反應(yīng)40-50小時(shí)，得目標(biāo)產(chǎn)物； d. 在丙酮：乙酸乙酯=1:1-3 (體積份）配比的混合溶劑中重結(jié)晶，將分離后的產(chǎn)物干 燥，得產(chǎn)品。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的陰-陽離子型雙子表面活性劑的制備方法，其特征在于c步 驟中所述的長鏈烷基叔胺的結(jié)構(gòu)式如下：
其中：m= 8,10，12,14，16，18。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的陰-陽離子型雙子表面活性劑的制備方法，其特征在于a步 驟中所述的二醇的結(jié)構(gòu)如下： HO(CH2)X0H 其中：x= 2,3,4,5。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的陰-陽離子型雙子表面活性劑的制備方法，其特征在于a步 驟中所述的緩慢加入二醇時(shí)間是20-40分鐘。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的陰-陽離子型雙子表面活性劑的制備方法，其特征在于a步 驟、b步驟中所述的溶劑是丙酮、甲苯、二甲苯、苯或其他的非質(zhì)子溶劑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的陰-陽離子型雙子表面活性劑的制備方法，其特征在于a步 驟、b步驟中所述的溶劑是甲苯、二甲苯或苯。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的陰-陽離子型雙子表面活性劑的制備方法，其特征在于a步 驟的反應(yīng)溫度為0-5 °C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的陰-陽離子型雙子表面活性劑的制備方法，其特征在于c步 驟中的中間體粗產(chǎn)物：長鏈烷基叔胺=I:1_5 (摩爾份）配比。
11. 根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的陰-陽離子型雙子表面活性劑的制備方法，其特征在于 a步驟中所述的二醇是乙二醇、1，3-丙二醇、1，4- 丁二醇、1，5-戊二醇。
12. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的陰-陽離子型雙子表面活性劑的制備方法，其特征在于b步 驟中所述的長碳鏈醇是正辛醇、十二醇、十四醇、十六醇、十八醇、二十醇。
13. 根據(jù)權(quán)利要求3或10所述的陰-陽離子型雙子表面活性劑的制備方法，其特征在 于所述的長鏈烷基叔胺是十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺、十六烷基二甲基叔 胺、十八烷基二甲基叔胺。
【文檔編號(hào)】C07F9/11GK104212432SQ201310218497
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2013年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月4日
【發(fā)明者】黃藝校, 孫玉海, 王娟, 代興益, 馬天態(tài), 馬素俊, 楊景輝, 馮雷雷, 杜寶壇, 馮茜, 任占春 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司采油工藝研究院