低表面张力增黏性羧酸盐双子表面活性剂及制备方法技术

本发明专利技术属于油田化学剂设计技术领域，具体为一种低表面张力增黏性羧酸盐双子表面活性剂及制备方法。一种低表面张力增黏性羧酸盐双子表面活性剂，结构式为：

Low Surface Tension Viscosifying Carboxylate Gemini Surfactant and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
低表面张力增黏性羧酸盐双子表面活性剂及制备方法
本专利技术涉及一种低表面张力增黏性羧酸盐双子表面活性剂，本专利技术还涉及该双子表面活性剂的一种制备方法，属于油田化学剂设计领域。
技术介绍
众所周知，Gemini(双子)表面活性剂是由联结基将两个常规表面活性剂在亲水头基附近以化学键联接而成。这种独特的结构赋予双子表面活性剂许多优于传统表面活性剂的性能特征：高表/界面活性、低临界胶束浓度、良好水溶性和较好耐电解质能力等，显示其在三次采油等领域具有良好的应用前景。但阳离子双子表面活性剂合成所需原料稀缺、成本高，且易对油藏渗流通道造成润湿性反转伤害；非离子双子表面活性剂价格昂贵，存在浊点效应，溶解性不好；而阴离子双子表面活性剂在分子结构设计方面具有更多的可变性，且水溶性好，耐温抗盐，地层吸附损失小，是提高油藏采收率最有前景驱油剂之一。其中羧酸盐双子表面活性剂作为阴离子双子表面活性剂的重要组成部分，表面张力低，可将油水界面张力降至低或超低(10-3mN/m数量级)，有效提高其洗油效率；而具有增黏作用的羧酸盐双子表面活性剂还可有效改善水油流度比，提高表面活性剂驱的波及效率。从而大大提高了其作为驱油剂的提高采收率效果。目前，虽然对不同类型羧酸盐双子表面活性剂的合成、表界面活性或増黏性进行了研究。但对既具有高表/界面活性，又具有良好增黏性的羧酸盐双子表面活性剂的分子结构设计、合成及性能评价研究甚少，尚未见报道。CN101664657A公开了苯-1、4(N-β-丙烯酸钠-N-烷基胺)羧酸盐双子表面活性剂及其制备方法，其临界胶束浓度cmc为3.8×10-4mol/L，对应表面张力γcmc为31.8mN/m，但合成时需通入氩气、氮气保护并隔离氧，操作繁琐。CN102218282A公开了N,N-双脂肪酰基二胺二丙酸二聚氧乙烯醚双羧酸盐的制备方法，其作为无碱、耐高温(>85℃)、高盐(矿化度>40000mg/L)驱油用表面活性剂，可将油水界面张力(20-30mN/m)降至超低(<10-3mN/m)。CN101029224A公开了N,N-双油酸酰基乙二胺二乙酸钠及制备方法，该表面活性剂与复合碱(Na2CO3:NaHCO3＝1:1)构成驱油体系可使原油水间界面张力降至10-3mN/m数量级。CN107551952A公开了以不饱和植物油酸、双巯基化合物及成盐试剂反应制备的一种植物油羧酸盐双子表面活性剂，临界胶束浓度最低1.3×10-3mol/L。韩利娟等以脂肪酸、二元醇、氯磺酸制备了二甘醇双(α-磺酸钠)烷基羧酸酯表面活性剂，其cmc为1.2×10-5mol/L，γcmc为27.6mN/m。饶小平等以脱氢枞胺、乙二胺四乙酸酐合成了松香基双羧酸盐双子表面活性剂，其cmc为1.1×10-4mol/L，γcmc为33.6mN/m。刘华荣等以月桂酰氯、乙二胺和丁二酸酐合成了羧酸盐双子表面活性剂，cmc为2.7×10-5mol/L，γcmc为29.5mN/m。孙硕等以四氢苯酐、甲醇、十二胺合成了烷基羧酸盐双子表面活性剂，cmc为3.73×10-4mol/L，γcmc为36.88mN/m。王滨等以N,N'-二甲基乙二胺、溴代正辛烷、丁二酸酐及乙二胺、溴代正辛烷、丁二酸酐分别合成了不对称季铵盐/羧酸盐双子表面活性剂和羧酸盐双子表面活性剂；不对称双子表面活性剂cmc为3.9×10-3mol/L，γcmc为32.4mN/m；而对称双子表面活性剂cmc为5.4×10-3mol/L，γcmc为37.6mN/m。陈晓阁等以烷基二胺、丙烯酸乙酯、脂肪酰氯合成了系列羧酸盐双子表面活性剂，其中N,N'-双月桂酰基丙二胺二丙酸钠cmc为8×10-5mol/L，γcmc为30.3mN/m。王培义等以丙烯酸甲酯、己二酰氯、十二胺合成了N,N'-双十二烷基己二酰胺丙酸钠，cmc为4.2×10-5mol/L，γcmc为30.2mN/m。周龙等将水杨酸经羟基保护、酰化、成盐反应合成了系列羧酸盐双子表面活性剂2,2'-(1,2-乙烷-二氧基)-二-(4-烷酰基苯甲酸钠)，命名EODPNan，其中12碳EODPNa表面活性最好(cmc为6×10-4mol/L、γcmc为30.11mN/m)。任昊等以马来酸酐、三乙烯四胺、长链脂肪酸合成了系列羧酸盐双子表面活性剂R-GS，其中16-GS表面活性最好，cmc为9.3×10-5mol/L、γcmc为25.9mN/m，且可将原油水界面张力降至10-2mN/m数量级。综上所述，上述合成羧酸盐双子表面活性剂结构各有所异，且cmc处于1.2×10-5～5.4×10-3mol/L、γcmc介于25.9～37.6mN/m之间，部分可将油水界面张力降至10-2-10-3mN/m数量级，体现出了良好的表/界面活性；但其溶液均不具有增黏特性。又如薛汶举等以1,4-丁二胺、氯乙酸钠、十六酸、二氯亚砜合成了N,N’-双棕榈酰基-1,4-丁二胺二乙酸钠，其3％的水溶液在65℃、170s-1下黏度达105mPa·s；唐善法等发现该系列羧酸盐双子表面活性剂的增黏效果与其疏水链碳数、联结基碳数密切相关；王嘉欣等考察了分子结构对羧酸盐双子表面活性剂溶液黏度的影响，并从微观结构方面解释了其增黏机理。但均未考虑其表/界面活性或低表面张力问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种低表面张力增黏性羧酸盐双子表面活性剂及制备方法，以满足羧酸盐双子表面活性剂同时具有高表/界面活性和优异增黏性的特殊要求，克服现有表面活性剂的不足。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种低表面张力增黏性羧酸盐双子表面活性剂，简记为DC03，分子结构如下：式中：n＝14、16、18时对应低表面张力增黏性羧酸盐双子表面活性剂分别记为DC03-14、DC03-16、DC03-18。本专利技术还提供了一种低表面张力增黏性羧酸盐双子表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：(1)丙二胺二乙酸钠的合成：向反应器中加入摩尔比为1:2～1:3的1，3-丙二胺和氯乙酸钠制成的溶液，反应温度为80℃～100℃，反应时间为10～12h；然后用质量分数50％的氢氧化钠溶液调pH至8～10，继续保温反应1～3h；反应结束后蒸发除去溶剂，再用无水乙醇或丙酮洗涤过滤；将过滤产物烘干得丙二胺二乙酸钠固体；化学反应式为：H2N-(CH2)3-NH2+2ClCH2COONa-→NaOOCH2C-HN-CH2CH2CH2-NH-CH2COONa(1)；(2)N，N’-二(3-氯-2-羟基丙烷)丙二胺二乙酸钠的合成：向反应器中加入步骤(1)得到的丙二胺二乙酸钠制成溶液；然后用缓慢滴加环氧氯丙烷0.5～1h；丙二胺二乙酸钠与环氧氯丙烷摩尔比1:2～1:2.4；滴毕，室温反应2～5h；反应结束后用甲醇洗涤、抽滤，过滤产物烘干得固体N，N’-二(3-氯-2-羟基丙烷)丙二胺二乙酸钠；其化学反应式为：(3)低表面张力增黏性羧酸盐双子表面活性剂合成：向反应器中加入正烷基胺，升温使之完全溶解；将步骤(2)得到的N，N’-二(3-氯-2-羟基丙烷)丙二胺二乙酸钠制成溶液并缓慢滴加进反应器中，滴加时长为1～2h；N，N’-二(3-氯-2-羟基丙烷)丙二胺二乙酸钠与正烷基胺摩尔比为1:2.1～1:2.5；滴毕90～12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低表面张力增黏性羧酸盐双子表面活性剂，其特征在于：该表面活性剂的结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种低表面张力增黏性羧酸盐双子表面活性剂，其特征在于：该表面活性剂的结构式为：式中：n＝14、16、18。2.制备权利要求1所述的一种低表面张力增黏性羧酸盐双子表面活性剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)丙二胺二乙酸钠的合成：向反应器中加入摩尔比为1:2～1:3的1，3-丙二胺和氯乙酸钠制成的溶液，反应温度80℃～100℃，反应时间10～12h；然后用质量分数50％的氢氧化钠溶液调pH至8～10，继续保温反应1～3h；反应结束后蒸发除去溶剂，再用无水乙醇或丙酮洗涤过滤；将过滤产物烘干得丙二胺二乙酸钠固体；化学反应式为：H2N-(CH2)3-NH2+2ClCH2COONa→NaOOCH2C-HN-CH2CH2CH2-NH-CH2COONa(1)；(2)N，N’-二(3-氯-2-羟基丙烷)丙二胺二乙酸钠的合成：向反应器中加入步骤(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐善法，金礼俊，穆萨，郑雅慧，胡睿智，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42