一种阳离子烷基葡萄糖苷及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种阳离子烷基葡萄糖苷，具有式I所示的结构；式I中，m为1～3，n为1～2，R1为碳原子数为1～5的烷基，R2为甲基、乙基、丙基或丁基。本发明专利技术提供了一种上述技术方案所述的阳离子烷基葡萄糖苷的制备方法，包括：将烷基葡萄糖苷、氯代环氧化物、酸性催化剂和水进行反应，得到中间产物；将所述中间产物、碱性化合物和叔胺类盐酸盐进行反应，得到阳离子烷基葡萄糖苷。本发明专利技术提供的阳离子烷基葡萄糖苷具有较好的抑制性能、润滑性能和降滤失性能。本发明专利技术提供的阳离子烷基葡萄糖苷可应用于钻井液中，提高钻井液的抑制性能、润滑性能和降滤失性能，适用于强水敏性泥岩及砂泥岩等易坍塌地层的钻井施工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及烷基糖苷
，尤其涉及一种阳离子烷基葡萄糖苷及其制备方法和应用。
技术介绍
阳离子烷基糖苷是利用非离子烷基糖苷生产的一类化合物，其原料来源丰富、价格廉价，而且性能优良、生物降解性好，可应用于钻井液中，近年来逐渐引起了国内外学者的关注。现有技术公开了多种阳离子烷基糖苷，如专利US5773595公布了利用十二烷基糖苷与阳离子醚化剂3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵在氢氧化钠的催化下进行反应，一步法制备得到阳离子烷基糖苷的技术方案；专利US5138043公布了利用烷基糖苷和表氯醇在BF3的催化作用下进行反应生成氯代醇中糖苷中间体，然后将氯代醇糖苷中间体与过量的十二烷基叔胺在丁醇溶液反应34h，制备得到阳离子烷基糖苷的技术方案；专利JP03287596报道了利用烷基多苷与丙烯腈反应，然后催化加氢生成3-氨基丙基烷基多苷，再利用氯甲烷或硫酸二甲酯对其进行季铵化反应制备得到阳离子型烷基多糖苷表面活性剂的技术方案；专利DE4413686报道了在溶剂存在条件下，烷基多苷与(3-氯-2-羟丙基)三甲基铵氯或(2，3-环氧丙基)三甲基铵氯反应制备得到阳离子烷基糖苷的技术方案；专利ZL92100081.2公开了利用葡萄糖水溶液与氯代醇反应生成氯代醇糖苷，进而与高级叔胺反应来制备阳离子烷基糖苷的技术方案。现有技术虽然公开了多种阳离子烷基糖苷，但这些阳离子烷基糖苷的抑制性能、润滑性能和降滤失性能较差，限制了其在钻井液中的广泛应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种阳离子烷基葡萄糖苷及其制备方法和应用，本专利技术提供的阳离子烷基葡萄糖苷具有较好的抑制性能、润滑性能和降滤失性能。本专利技术提供了一种阳离子烷基葡萄糖苷，具有式I所示的结构：式I中，m为1～3，n为1～2，R1为碳原子数为1～5的烷基；R2为甲基、乙基、丙基或丁基。本专利技术提供的阳离子烷基葡萄糖苷具有较好的抑制性能、润滑性能和降滤失性能。实验结果表明，质量浓度为1％的本专利技术提供的阳离子烷基葡萄糖苷水溶液150℃下热滚16小时，页岩一次回收率＞96％，页岩相对回收率＞99％；室温下极压润滑系数＜0.1；本专利技术提供的阳离子烷基葡萄糖苷使钻井液基浆的中压滤失量降低74％～76％。本专利技术提供了一种上述技术方案所述的阳离子烷基葡萄糖苷的制备方法，包括：将烷基葡萄糖苷、氯代环氧化物、酸性催化剂和水进行反应，得到中间产物，所述烷基葡萄糖苷具有式II所示的结构：式II中，R1为碳原子数为1～5的烷基，m为1～3；所述氯代环氧化物包括环氧氯丙烷或1,2-环氧氯丁烷；将所述中间产物、碱性化合物和叔胺类盐酸盐进行反应，得到阳离子烷基葡萄糖苷，所述叔胺类盐酸盐包括三甲胺盐酸盐、三乙胺盐酸盐、三丙胺盐酸盐或三丁胺盐酸盐。优选的，所述烷基葡萄糖苷、氯代环氧化物、酸性催化剂、水、碱性化合物和叔胺类盐酸盐的质量比为(1000～1500):(500～750):(150～250):(1500～2000):(160～240):(500～750)。优选的，将所述中间产物、碱性化合物、叔胺类盐酸盐和气味掩饰剂进行反应，得到阳离子烷基葡萄糖苷。优选的，所述烷基葡萄糖苷为甲基葡萄糖苷、乙基葡萄糖苷、丙基葡萄糖苷或丁基葡萄糖苷。优选的，所述酸性催化剂为氢氟酸、硫酸、酒石酸、草酸、对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、氨基磺酸或磷钨酸。优选的，所述碱性化合物为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钡。优选的，所述烷基葡萄糖苷、氯代环氧化物、酸性催化剂和水反应的温度为95℃～120℃。优选的，所述中间产物、碱性化合物和叔胺类盐酸盐反应的温度为40℃～80℃。本专利技术提供的方法制备得到的阳离子烷基葡萄糖苷具有较好的抑制性能、润滑性能和降滤失性能。此外，本专利技术提供的阳离子烷基葡萄糖苷的制备方法采用水做溶剂进行反应，生产过程中无废水、废气、废渣排放，安全环保，而且反应条件温和，时间较短，生产工艺简单。本专利技术提供了一种阳离子烷基葡萄糖苷在钻井液中的应用，所述阳离子烷基葡萄糖苷为上述技术方案所述的阳离子烷基葡萄糖苷，或上述技术方案所述的方法制备得到的阳离子烷基葡萄糖苷。在本专利技术中，所述阳离子烷基葡萄糖苷具有较好的抑制性能、润滑性能和降滤失性能，这种阳离子壳聚糖可应用于钻井液中，作为钻井液的页岩抑制剂、润滑剂和降滤失剂使用，使钻井液具有较好的抑制性能、润滑性能和降滤失性能，而且所述阳离子烷基葡萄糖苷还能够降低钻井液基浆的粘度，提高钻井液基降的切力，使钻井液适用于强水敏性泥岩及砂泥岩等易坍塌地层的钻井施工。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1制备得到的阳离子甲基葡萄糖苷红外检测图谱。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种阳离子烷基葡萄糖苷，具有式I所示的结构：式I中，m为1～3，n为1～2，R1为碳原子数为1～5的烷基；R2为甲基、乙基、丙基或丁基。在本专利技术的实施例中，所述式I中的R1为甲基、乙基、丙基或丁基。在本专利技术的实施例中，所述阳离子烷基葡萄糖苷的数均分子量为340～1500；在其他的实施例中，所述阳离子烷基葡萄糖苷的数均分子量为500～1200；在另外的实施例中，所述阳离子烷基葡萄糖苷的数均分子量为800～1000。本专利技术提供的阳离子烷基葡萄糖苷具有较好的抑制性能、润滑性能和降滤失性能。本专利技术提供了一种上述技术方案所述的阳离子烷基葡萄糖苷的制备方法，包括：将烷基葡萄糖苷、氯代环氧化物、酸性催化剂和水进行反应，得到中间产物，所述烷基葡萄糖苷具有式II所示的结构：式II中，R1为碳原子数为1～5的烷基，m为1～3；所述氯代环氧化物包括环氧氯丙烷或1,2-环氧氯丁烷；将所述中间产物、碱性化合物和叔胺类盐酸盐进行反应，得到阳离子烷基葡萄糖苷，所述叔胺类盐酸盐包括三甲胺盐酸盐、三乙胺盐酸盐、三丙胺盐酸盐或三丁胺盐酸盐。本专利技术将将烷基葡萄糖苷、氯代环氧化物、酸性催化剂和水进行反应，得到中间产物。在本专利技术的实施例中，所述烷基葡萄糖苷、氯代环氧化物、酸性催化剂和水反应的温度为95℃～120℃；在其他的实施例中，所述烷基葡萄糖苷、氯代环氧化物、酸性催化剂和水反应的温度为100℃～115℃；在另外的实施例中，所述烷基葡萄糖苷、氯代环氧化物、酸性催化剂和水反应的温度为105℃～110℃。在本专利技术的实施例中，所述烷基葡萄糖苷、氯代环氧化物、酸性催化剂和水反应的时间为2小时～5小时；在其他的实施例中，所述烷基葡萄糖苷、氯代环氧化物、酸性催化剂和水反应的时间为3小时～4小时。得到中间产物后，本专利技术将所述中间产物和碱性化合物、叔胺类盐酸盐进行反应，得到阳离子烷基葡萄糖苷。在本专利技术的实施例中，所述中间产物和碱性化合物、叔胺类盐酸盐反应的温度为40℃～80℃；在其他的实施例中，所述中间产物和碱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阳离子烷基葡萄糖苷，具有式I所示的结构：式I中，m为1～3，n为1～2，R1为碳原子数为1～5的烷基；R2为甲基、乙基、丙基或丁基。

【技术特征摘要】
1.一种阳离子烷基葡萄糖苷，具有式I所示的结构：式I中，m为1～3，n为1～2，R1为碳原子数为1～5的烷基；R2为甲基、乙基、丙基或丁基。2.一种权利要求1所述的阳离子烷基葡萄糖苷的制备方法，包括：将烷基葡萄糖苷、氯代环氧化物、酸性催化剂和水进行反应，得到中间产物，所述烷基葡萄糖苷具有式II所示的结构：式II中，R1为碳原子数为1～5的烷基，m为1～3；所述氯代环氧化物包括环氧氯丙烷或1,2-环氧氯丁烷；将所述中间产物、碱性化合物和叔胺类盐酸盐进行反应，得到阳离子烷基葡萄糖苷，所述叔胺类盐酸盐包括三甲胺盐酸盐、三乙胺盐酸盐、三丙胺盐酸盐或三丁胺盐酸盐。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述烷基葡萄糖苷、氯代环氧化物、酸性催化剂、水、碱性化合物和叔胺类盐酸盐的质量比为(1000～1500):(500～750):(150～250):(1500～2000):(160～240):(500～750)。4.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：司西强，王中华，魏军，雷祖猛，吕跃滨，谢俊，赵虎，王忠瑾，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11