一种磺酸盐改性的超支化表面活性剂及制备方法技术

一种磺酸盐改性的超支化表面活性剂，超支化表面活性剂的结构为：

【技术实现步骤摘要】
一种磺酸盐改性的超支化表面活性剂及制备方法
：本专利技术属化工工艺，特别涉及一种磺酸盐改性的表面活性剂及其制备方法。
技术介绍
：表面活性剂驱作为一种重要的提高采收率方法，其主要通过降低油水界面张力、改善岩石表面润湿性、形成微乳液等提高采收率。目前国内外研发和使用的表面活性剂主要是阴离子表面活性剂(石油磺酸盐、石油羧酸盐等)及非离子表面活性剂(主要是聚氧乙烯、聚氧丙烯系列)。但是随着高温高盐油藏的开采，非离子表面活性剂耐温性能差、阴离子表面活性剂耐盐性能差的问题逐步突显。针对目前苛刻的驱油环境，主要有两种解决方法：一是多种表面活性剂的复配，其弊端主要在于：由于地层岩石的吸附效应，多种表面活性剂复配在地层中往往会出现严重的色谱分离现象；二是新型多功能表面活性剂的研发，如超支化表面活性剂。超支化大分子属高度支化结构，与线性大分子相比，具有优良的溶解性、高流变性、低黏度、分子链不易缠结以及大量可修饰末端活性官能团等特点。其分子呈发散结构，特性粘数远小于线性大分子，更容易向界面扩散，形成高度支化的不牢固吸附膜；另外，超支化表面活性剂拥有多个亲水(亲油)基团，这就使得超支化表面活性剂比一般表面活性剂具有更高的表面活性、更低临界胶束浓度以及更好的乳化功能；同时由于超支大分子端基多为亲水基，亲油基在分子内部，随着代数的增加，会形成一个亲油空腔，容纳油分子，因此超支化大分子非常适合制备新型驱油表面活性剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有较好的乳化及破乳能力、耐高温、地层吸附小的磺酸盐改性的超支化表面活性剂及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种磺酸盐改性的超支化表面活性剂，超支化表面活性剂的结构为：其中H—(A)m—O—为端羟基超支化大分子，该超支化大分子具有重复结构单元，其分子结构为H—(A)m—OH，A为下述式一所示结构；m表示该超支化大分子的重复结构单元，即该超支化大分子的代数，0≤m≤4；该磺酸盐改性的超支化表面活性剂含有-SO3-基团以及长疏水碳链，n表示长疏水碳链的碳数，8≤n≤16；R1为脂肪胺琥珀酰胺磺酸，其结构为下述式a所示；式一中R2的结构为下述式二、式三、式四、式五中的任意一种；R3-R5相同或不同，各自独立地为H或C原子数为0-2的烷基，式a中n表示长疏水碳链的碳数，8≤n≤16。H—(A)m—OH具有下述式六、式七、式八所示的结构，R2-R5的定义与权利要求1中相同。所述的超支化表面活性剂具有下述式b、式c、式d中的任意一种所示的结构：R1-R5的定义与权利要求1中相同。一种磺酸盐改性的超支化表面活性剂的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：(1)制备磺酸改性剂：(a)在30-100℃反应条件下，将马来酸酐与脂肪胺NH2CnH2n+1，8≤n≤16接触，搅拌条件下反应30min-8h；(b)在30-100℃反应条件下，将步骤(a)所得含不饱和双键的羧酸酰胺与亚硫酸盐接触，搅拌条件下反应2-8h；(2)制备超支化大分子：将二元羧酸酐、丁二酸酐、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、六氢苯酐中的任意一种与二乙醇胺或二异乙醇胺根据偶合单体法制备，得到产物H—(A)m—OH；(3)成品的合成：将步骤2得到的超支化大分子和步骤1得到的磺酸改性剂，按摩尔质量比1：1-8的比例加入反应容器中，在120-180℃反应条件下，搅拌条件下反应2-8h，得到超支化表面活性剂，即为成品。本专利技术的积极效果为：本专利技术分子呈发散结构，与传统的驱油用表面活性剂相比，更加容易向界面迁移，具有较好的乳化及破乳能力；其次，其拥有多个亲水(亲油)基团，这样具有更高的表面活性以及更低的临界胶束浓度；最后，其内部的亲油“空腔”能够较好地将原油携带出地层。本专利技术采用的是一种磺酸盐改性的超支化表面活性剂，该表面活性剂设计对端羟基超支化大分子进行改性，引入-SO3-基团。合成出的磺酸盐超支化表面活性剂含有阴离子(-SO3-)和非离子(-OH)两种亲水基，既具有非离子表面活性剂耐盐性能好的特性，又有具有阴离子表面活性剂耐高温、地层吸附小的特性，是一种效果优良的阴离子-非离子型表面活性剂。另外，与非离子和阴离子表面活性剂复配体系相比，避免了驱油过程中产生的色谱分离现象。该超支化表面活性剂是一种阴离子-非离子型表面活性剂具有较高的表面活性及较低的临界胶束浓度，乳化效果显著，是一种性能优良的适用于高温高盐油藏的驱油用表面活性剂。具体实施方式下面结合具体实施例，对本专利技术做进一步说明。实施例一(1)制备磺酸改性剂：(a)在三口烧瓶中按照摩尔比1.05-1.2：1：20加入马来酸酐、脂肪胺和三氯甲烷，冰水浴条件下搅拌30min后升温至室温保持2-5h至反应体系酸值变化≤0.5mgKOH/g时反应结束。反应结束后，低温蒸发出溶剂，将反应产物加丙酮溶解除去过量的马来酸酐，真空干燥即得到(b)将步骤a得到的产物与亚硫酸钠溶液按照摩尔比1：1.05-1.2，加入三口烧瓶中，75-95℃搅拌条件下，反应2-8h，至体系碘值不再变化，反应结束，得到浅黄色液体，即为磺酸盐改性剂。滴加HCl溶液调节溶液pH值约为2-3左右，冷却，抽滤得白色不溶物，真空干燥，得淡黄色中间体，即为磺酸改性剂(2)制备超支化大分子：在三口烧瓶中按照摩尔比1.05-1.2：1加入丁二酸酐、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、六氢苯酐中的任意一种和二乙醇胺，在冰水浴下通N2情况下搅拌30min后升温保持2-12h，然后减压蒸馏以除去甲醇。然后将减压产物溶于40℃丙酮中，以除去过量的二元羧酸酐及二元醇胺，最后除去丙酮，真空干燥，然后加入0.1-5％催化剂p-TSA到三口烧瓶中，继续反应，反应过程中始终通N2带走生成的水分，120-180℃条件下搅拌8-24h，直至体系酸值≤97.8mgKOH/g时反应结束。反应结束后将产物溶于无水甲醇，滤去不溶物，然后按甲醇：无水乙醚＝1：0.8-2重结晶过滤后的溶剂，除去上层液，将下层沉淀产物真空干燥，即可得到超支化大分子H—(A)m—OH。(3)成品的合成：按照摩尔比超支化大分子：磺酸改性剂：无水甲醇＝1：1-8：20的比例，120-180℃搅拌条件下，将步骤2所得的超支化大分子缓慢滴加到三口烧瓶中，滴加完毕后，再老化反应2-12h，直至体系酸值变化≤0.5mgKOH/g时反应结束，反应过程中始终通N2带走生成的水分。反应结束后加水溶解生成物，调节pH至2-3，将其在0.45μm滤膜下抽滤，得到澄清的液体，加入适量的氢氧化钠中和，调节pH至7-7.5，然后将产物烘干，加入过量的无水乙醇，析出NaCl固体，减压蒸馏除去无水乙醇，真空干燥，即得到成品：实施例二(1)制备磺酸改性剂：(a)在三口烧瓶中按照摩尔比1.05-1.2：1：20加入马来酸酐、脂肪胺和三氯甲烷，冰水浴条件下搅拌30min后升温至室温保持2-5h至反应体系酸值变化≤0.5mgKOH/g时反应结束。反应结束后，低温蒸发出溶剂，将反应产物加丙酮溶解除去过量的马来酸酐，真空干燥即得到(b)将步骤a得到的产物与亚硫酸钠溶液按照摩尔比1：1.05-1.2，加入三口烧瓶中，75-95℃搅拌条件下，反应2-8h，至体系碘值不再变化，反应结束，得到浅黄色液体，即为磺酸盐改性剂。滴加HCl溶液调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磺酸盐改性的超支化表面活性剂，其特征在于：超支化表面活性剂的结构为：

【技术特征摘要】
1.一种磺酸盐改性的超支化表面活性剂，其特征在于：超支化表面活性剂的结构为：其中H—(A)m—O—为端羟基超支化大分子，该超支化大分子具有重复结构单元，其分子结构为H—(A)m—OH，A为下述式一所示结构；m表示该超支化大分子的重复结构单元，即该超支化大分子的代数，0≤m≤4；该磺酸盐改性的超支化表面活性剂含有-SO3-基团以及长疏水碳链，n表示长疏水碳链的碳数，8≤n≤16；R1为脂肪胺琥珀酰胺磺酸，其结构为下述式a所示；式一中R2的结构为下述式二、式三、式四、式五中的任意一种；R3-R5相同或不同，各自独立地为H或C原子数为0-2的烷基，式a中n表示长疏水碳链的碳数，8≤n≤16。2.根据权利要求1所述的一种磺酸盐改性的超支化表面活性剂，其特征在于：H—(A)m—OH具有下述式六、式七、式八所示的结构，其中R2-R5的定义与权利要求1中相同。3.根据权利要求1或2所述的一种磺酸盐改性的超支化表面活性剂，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈思雅，罗跃，苏高申，罗霄，杨欢，原堃，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42