一种氟碳表面活性剂、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种氟碳表面活性剂、其制备方法及应用，涉及材料制备技术领域。该氟碳表面活性剂的制备方法包括：将苛性碱、氨基类化合物、3‑全氟辛基环氧丙烷与第一溶剂混合后，在60‑90℃的温度条件下反应10‑30h；优选地，反应温度为65‑75℃，反应时间为16‑24h。制备方法简便易行、易于工业化应用。应用上述方法制备的氟碳表面活性剂具有表面活性高、耐温好、溶解性好、用量少、合成条件温和等优点，能够有效降低水溶液的表面张力。同时，该氟碳表面活性剂能够有效降低酸化压裂作业流体的表界面张力，提高返排率，能够在制备油田酸化压裂助排剂的过程中得到应用。

A fluorocarbon surfactant, preparation method and Application

The invention discloses a fluorocarbon surfactant, a preparation method and an application, which relate to the field of material preparation. Including the preparation method of the fluorocarbon surfactant: caustic alkali, amino compounds, 3 perfluorinated octyl epoxy propane mixed with a first solvent, 10 30h in 60 reaction temperature 90 DEG C; preferably, the reaction temperature is 65 75 DEG C, the reaction time is 16 24h. The preparation method is simple and easy to be used in industrial application. The fluorocarbon surfactants prepared by the above methods have the advantages of high surface activity, good temperature resistance, good solubility, low dosage and mild synthesis conditions, which can effectively reduce the surface tension of aqueous solutions. At the same time, the fluorocarbon surfactant can effectively reduce the interfacial tension and improve the flowback rate of acidizing fracturing fluid, and it can be applied in the preparation of oilfield acidizing fracturing aid drainage agent.

【技术实现步骤摘要】
一种氟碳表面活性剂、其制备方法及应用本专利技术涉及材料制备
，且特别涉及一种氟碳表面活性剂、其制备方法及应用。
技术介绍
酸化、压裂作业是油气井增产增注的重要措施，通常需要在作业流体中加入能降低表面张力的药剂，通过降低毛细管阻力，达到提高返排率的功效。氟碳表活剂具有优良的降低表面张力的能力，从而在这一领域得到广泛的应用。通常的氟碳表活剂价格高昂、水溶性差，在0.01％的加量下只能将水溶液表面张力降至20mN/m左右。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种氟碳表面活性剂的制备方法，制备方法简便易行，便于工业化应用。本专利技术的另一目的在于提供一种氟碳表面活性剂，能够有效降低水溶液的表面张力。本专利技术的第三目的在于提供一种氟碳表面活性剂在制备油田酸化压裂助排剂中的应用，能够有效降低酸化压裂作业流体的表界面张力，提高返排率。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出了一种氟碳表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：将苛性碱、氨基类化合物、3-全氟辛基环氧丙烷与第一溶剂混合后，在60-90℃的温度条件下反应10-30h；优选地，反应温度为65-75℃，反应时间为16-24h；氨基类化合物为牛磺酸或氨基酸。本专利技术还提出了一种氟碳表面活性剂，应用上述氟碳表面活性剂的制备方法制备而得。本专利技术还提出了一种氟碳表面活性剂在制备油田酸化压裂助排剂中的应用。本专利技术实施例提供一种氟碳表面活性剂的制备方法的有益效果是：其通过将苛性碱、氨基类化合物、3-全氟辛基环氧丙烷和第一溶剂混合后，在温度65-75℃的条件下发生环氧基开环聚合得到氟碳表面活性剂。制备方法简便易行、易于工业化应用。应用上述方法制备的氟碳表面活性剂具有表面活性高、耐温好、溶解性好、用量少、合成条件温和等优点，能够有效降低水溶液的表面张力。同时，该氟碳表面活性剂能够有效降低酸化压裂作业流体的表界面张力，提高返排率，能够在制备油田酸化压裂助排剂的过程中得到应用。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例提供的氟碳表面活性剂、其制备方法及应用进行具体说明。本专利技术实施例提供的一种氟碳表面活性剂的制备方法，其包括如下步骤：将苛性碱、氨基类化合物、3-全氟辛基环氧丙烷与第一溶剂混合后，在60-90℃的温度条件下反应10-30h，氨基类化合物为牛磺酸或氨基酸。需要说明的是，将苛性碱、牛磺酸或氨基酸、3-全氟辛基环氧丙烷与第一溶剂混合后，在温度65-75℃的条件下发生环氧基开环聚合得到氟碳表面活性剂。苛性碱可以为氢氧化钠、氢氧化钾等常见苛性碱，以氢氧化钠为例，该氟碳表面活性剂的制备方法可以用以下方程式表示：式中，R为含有2-16个碳原子的极性基团。具体地，本专利技术中的牛磺酸又称β-氨基乙磺酸，由反应方程式可知一般氨基类化学物都可以在开环反应中作为聚合单体。氨基酸可以为甘氨酸、天冬氨酸或谷氨酸等常见氨基酸。具体地，反应温度和反应时间为反应过程的重要参数，优选地，反应温度为65-75℃，反应时间为16-24h。反应温度主要影响反应速率，反应温度过高则反应速率过快，不利于得到均一稳定的产品。同理反应时间过短则原料的产率低，反应时间过长则一定程度上延长了生产周期。具体地，苛性碱、氨基类化合物、3-全氟辛基环氧丙烷与第一溶剂的混合过程包括：将第一溶剂、苛性碱、水和氨基类化合物混合后得到混合溶液，在混合溶液中滴加3-全氟辛基环氧丙烷。以滴加的方式加入3-全氟辛基环氧丙烷可以更精确地控制聚合速率，防止聚合速率过快发生产物的团聚现象。具体地，苛性碱、氨基类化合物和3-全氟辛基环氧丙烷的摩尔比为1-1.2:1-1.2:1，优选为1-1.1:1-1.1:1。参加反应的苛性碱、氨基类化合物和3-全氟辛基环氧丙烷的大致摩尔比为1:1:1，在反应过程中适当增加苛性碱和氨基类化合物的用量，一定程度上能够提升3-全氟辛基环氧丙烷利用率，进而有利于降低反应成本。具体地，第一溶剂为醇溶剂，可以为甲醇、乙醇等常用醇溶剂，优选为异丙醇。异丙醇能与水自由混合，且沸点相对于甲醇更高，更适合于应用于油田酸化压裂助排剂中。本专利技术实施例还提供了一种氟碳表面活性剂，应用上述氟碳表面活性剂的制备方法制备而得。该氟碳表面活性剂具有表面活性高、耐温好、溶解性好、用量少、合成条件温和等优点，能够有效降低水溶液的表面张力。具体地，苛性碱为氢氧化钠，氟碳表面活性剂的结构式为：本专利技术实施例还提供了一种氟碳表面活性剂在制备油田酸化压裂助排剂中的应用。上述氟碳表面活性剂能够有效降低酸化压裂作业流体的表界面张力，提高返排率，能够在制备油田酸化压裂助排剂的过程中得到应用。进一步地，按质量份数计，油田酸化压裂助排剂包括氟碳表面活性剂1-5份、助剂1-10份和水70-95份。本专利技术制备的氟碳表面活性剂能够在很少用量的情况下显著降低水的表面张力，作为油田酸化压裂助排剂需要配合一定比例的其他表面活性剂助剂，进一步增强降低水的表面张力的性能。进一步地，油田酸化压裂助排剂还包括第二溶剂1-10份；第二溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或多种。常用的醇溶剂均可以作为第二溶剂使用，可以有效增强油田酸化压裂助排剂的抗冻性能。助剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、甜菜碱、氧化胺、十二烷基硫酸钠、硅醚中的一种或多种。以上助剂的加入可以显著增强氟碳表面活性剂的耐酸碱性能，并和本专利技术制备的氟碳表面活性剂起到协同增效作用。以下结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1本实施例提供一种氟碳表面活性剂的制备方法，其包括以下步骤：在装有冷凝管、磁力搅拌器的三口烧瓶中，加入128.2g水、64.1g甲醇、64.1g异丙醇、4g(0.1mol)氢氧化钠，搅拌均匀后加入12.5g(0.1mol)牛磺酸，升温至70℃，慢慢滴加47.6g(0.1mol)3-全氟辛基环氧丙烷，反应16h得到有效含量20％的含有氟碳表活剂溶液。本实施例还提供一种氟碳表面活性剂，其应用上述方法制备而得。实施例2本实施例提供一种氟碳表面活性剂的制备方法，其包括以下步骤：在装有冷凝管、磁力搅拌器的三口烧瓶中，加入128.2g水、64.1g甲醇、64.1g异丙醇、4.4g(0.11mol)氢氧化钠，搅拌均匀后加入13.77g(0.11mol)牛磺酸，升温至70℃，慢慢滴加47.6g(0.1mol)3-全氟辛基环氧丙烷，反应24h得到有效含量20％的氟碳表活剂溶液。本实施例还提供一种氟碳表面活性剂，其应用上述方法制备而得。实施例3本实施例提供一种氟碳表面活性剂的制备方法，其包括以下步骤：在装有冷凝管、磁力搅拌器的三口烧瓶中，加入128.2g水、64.1g甲醇、64.1g异丙醇、4.8g(0.12mol)氢氧化钠，搅拌均匀后加入15.02g(0.12mol)牛磺酸，升温至60℃，慢慢滴加47.6g(0.1mol)3-全氟辛基环氧丙烷，反应30h得到有效含量20％的氟碳表活剂溶液。本实施例还提供一种氟碳表面活性剂，其应用上述方法制备而得。实施例4本实施例提供一种氟碳表面活性剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氟碳表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将苛性碱、氨基类化合物、3‑全氟辛基环氧丙烷与第一溶剂混合后，在60‑90℃的温度条件下反应10‑30h；优选地，反应温度为65‑75℃，反应时间为16‑24h；所述氨基类化合物为牛磺酸或氨基酸。

【技术特征摘要】
1.一种氟碳表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将苛性碱、氨基类化合物、3-全氟辛基环氧丙烷与第一溶剂混合后，在60-90℃的温度条件下反应10-30h；优选地，反应温度为65-75℃，反应时间为16-24h；所述氨基类化合物为牛磺酸或氨基酸。2.根据权利要求1所述的氟碳表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述苛性碱、所述氨基类化合物、所述3-全氟辛基环氧丙烷与所述第一溶剂的混合过程包括：将所述第一溶剂、所述苛性碱、水和所述氨基类化合物混合后得到混合溶液，在所述混合溶液中滴加所述3-全氟辛基环氧丙烷。3.根据权利要求2所述的氟碳表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述苛性碱、所述氨基类化合物和所述3-全氟辛基环氧丙烷的摩尔比为1-1.2:1-1.2:1，优选为1-1.1:1-1.1:1。4.根据权利要求1所述的氟碳表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂为醇溶剂，优选为异丙醇。5.一种氟碳表面活性剂，其特征在于，应...

【专利技术属性】
技术研发人员：张维中，王凤娟，高鹏，李永飞，陆微微，谢效梅，寇瑶，
申请(专利权)人：克拉玛依市新聚工贸有限责任公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65