一种硫酸酯基阴离子双子表面活性剂及其制备方法技术

本申请属于表面活性剂技术领域，尤其涉及一种硫酸酯基阴离子双子表面活性剂及其制备方法。本申请公开了一种硫酸酯基阴离子双子表面活性剂，具有如式(Ⅰ)所示的结构，其中，A选自烷基、取代烷基、醚基、苯基或取代苯基，R为含有1～3个碳原子的直链烷基，X为甲基或苯基，n为8～16的整数，a为不小于1的整数且a与b之和为3。本申请的硫酸酯基阴离子双子表面活性剂同时具有含硫酸酯亲水链和硅氧烷疏水链，表面活性优良，润湿性强，能满足抗温、抗盐、抗钙镁的要求，能够有效对岩石进行润湿反转。

【技术实现步骤摘要】
一种硫酸酯基阴离子双子表面活性剂及其制备方法
本申请属于表面活性剂
，尤其涉及一种硫酸酯基阴离子双子表面活性剂及其制备方法。
技术介绍
有机硅表面活性剂是近几年出现的新一代表面活性剂，其疏水基烷氧链的表面活性非常高，可以显著地降低水的表面张力至21mN/m，是一种非常高效表面活性剂。有机硅表面活性剂与传统的碳氢表面活性剂相比，由于三硅氧烷链在界面呈伞状排布，可以迅速地铺展在气/液界面，且由于硅氧烷链的柔顺性使其在水界面排列更加紧密，因此还具有超润湿性。在目前的石油三次开采过程中，需要大量使用表面活性剂。这些表面活性剂最基本的作用是降低油水界面张力，使岩石孔隙中的残余油启动，因此必须满足低界面张力、低吸附量、高增溶参数、与底层流体配伍、来源广、便宜等特点。磺酸酯基阴离子表面活性剂作为最常用的三次采油表面活性剂，还存在很多缺点，例如：性能不能适应工程要求，难以实现超低界面张力，耐温抗盐性能较低，容易被粘土表面吸附，对岩石润湿反转效果差等问题。因此，开发综合性能优异的表面活性剂，是深度开发利用石油资源要解决的重要技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供了一种硫酸酯基阴离子双子表面活性剂及其制备方法，解决了现有硫酸酯基阴离子表面活性剂存在性能不能适应工程要求，难以实现超低界面张力，耐温抗盐性能较低，容易被粘土表面吸附，对岩石润湿反转效果差等问题，克服现有表面活性剂的不足。本申请提供一种硫酸酯基阴离子双子表面活性剂，具有如式(Ⅰ)所示的结构；其中，A选自烷基、取代烷基、醚基、苯基或取代苯基，R为含有1～3个碳原子的直链烷基，X为甲基或苯基，n为8～16的整数，a为不小于1的整数且a与b之和为3。优选的，所述A选自含有1～4个碳原子的直链烷基、饱和脂肪醚基或苯基；X为甲基，n为8～12的偶数，a等于3。优选的，所述A选自-CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-、或优选的，具有如下结构：具有如下结构：和/或本申请还提供一种所述硫酸酯基阴离子双子表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：二缩水甘油醚与硅氧烷烷基醇进行加成反应，得到第一反应中间体，再将所述第一反应中间体与氯磺酸在有机溶剂中进行磺化反应，制得所述硫酸酯基阴离子双子表面活性剂；所述二缩水甘油醚的结构式为所述硅氧烷烷基醇的结构式为所述第一反应中间体的结构式为其中，A选自烷基、取代烷基、醚基、苯基或取代苯基，R为含有1～3个碳原子的直链烷基，X为甲基或苯基，n为8～16的整数，a为不小于1的整数且a与b之和为3。优选的，所述加成反应在第一催化剂的作用下进行，所述第一催化剂为叔丁醇钾和/或叔丁醇钠；所述二缩水甘油醚与所述硅氧烷烷基醇的摩尔比为(2～4):1；所述加成反应的反应温度为70～90℃。优选的，所述磺化反应还加入第一反应碱，所述第一反应碱为碳酸钠和/或碳酸钾；所述有机溶剂为三氯甲烷、二氯甲烷和/或丙酮；所述第一反应中间体、第一反应碱和氯磺酸的摩尔比为1:(2～6):(2～6)。优选的，所述二缩水甘油醚由二元醇和环氧氯代烃在第二反应碱与相转移催化剂的作用下进行第一催化反应制得；所述二元醇的结构式为所述环氧氯代烃的结构式为其中，A选自烷基、取代烷基、醚基、苯基或取代苯基，R为含有1～3个碳原子的直链烷基；所述相转移催化剂为四丁基硫酸氢铵、四丁基溴化铵和/或十二烷基三甲基溴化铵；所述第二反应碱为氢氧化钠、氢氧化钾和/或氢氧化锂；所述二元醇、所述环氧氯代烃和第二反应碱的摩尔比为1:(2～4):(2～4)；所述第一催化反应的反应温度为40～60℃。优选的，所述硅氧烷烷基醇由硅氧烷与末端烯醇在惰性气氛中进行第二催化反应得到；所述硅氧烷的结构式为H-Si(X3SiO)a(CH3)b；所述末端烯醇的结构式为其中，X为甲基或苯基，m为6～14的整数，a为不小于1的整数，且a与b之和为3。优选的，所述第二催化反应的第二催化剂为铂催化剂；所述第二催化剂的用量为0.002～0.004％摩尔当量；所述硅氧烷与所述末端烯醇的摩尔比为1:(1～3)；所述第二催化反应的反应温度为80～100℃。本申请提供了一种同时具有含硫酸酯基亲水链和硅氧烷疏水链阴离子双子表面活性剂，除具有烃类表面活性剂较高的表面活性外，由于三硅氧烷链在界面呈伞状排布，可以迅速地铺展在气/液界面，具有润湿性能好。本申请的磺酸酯基阴离子双子表面活性剂表面活性优良，其临界胶束0.2mmol/L，是十二烷基磺酸钠(9.8mmol/L)的1/40，在临界胶束浓度下的表面张力为22.67mN/m，远低于十二烷基磺酸钠(39.0mN/m)，具有较高的表面活性，润湿性强，能满足抗温、抗盐抗钙镁的要求，能够有效对岩石进行润湿反转，能够用于三次采油中的二元复合驱、三元复合驱中，还可用于乳化剂、浸润剂等日用化学品中，可在石油开采及其他领域推广使用，克服了现有的表面活性剂的不足。附图说明为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本申请实施例1中硫酸酯基阴离子双子表面活性剂(双七甲基三烷氧硅烷烷基烷氧基烃基硫酸酯)的红外光谱图；图2为本申请实施例1中硫酸酯基阴离子双子表面活性剂(双七甲基三烷氧硅烷烷基烷氧基烃基硫酸酯)的γ-c曲线(30℃)；图3为本申请实施例1中硫酸酯基阴离子双子表面活性剂(双七甲基三烷氧硅烷烷基烷氧基烃基硫酸酯)的耐温性能测试；图4为本申请实施例1中硫酸酯基阴离子双子表面活性剂(双七甲基三烷氧硅烷烷基烷氧基烃基硫酸酯)的耐盐性能(30℃)；图5为本申请实施例1中硫酸酯基阴离子双子表面活性剂(双七甲基三烷氧硅烷烷基烷氧基烃基硫酸酯)的抗钙性能(30℃)。具体实施方式为使得本申请的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。本申请公开了一种硫酸酯基阴离子双子表面活性剂，具有如式(Ⅰ)所示的结构；其中，A选自烷基、取代烷基、醚基、苯基或取代苯基，R为含有1～3个碳原子的直链烷基，X为甲基或苯基，n为8～16的整数，a为不小于1的整数且a与b之和为3。本申请的硫酸酯基阴离子双子表面活性剂含有2个亲水基团和2个疏水基团，具有更好的表面活性、更低的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫酸酯基阴离子双子表面活性剂，其特征在于，具有如式(Ⅰ)所示的结构；/n

【技术特征摘要】
1.一种硫酸酯基阴离子双子表面活性剂，其特征在于，具有如式(Ⅰ)所示的结构；



其中，A选自烷基、取代烷基、醚基、苯基或取代苯基，R为含有1～3个碳原子的直链烷基，X为甲基或苯基，n为8～16的整数，a为不小于1的整数且a与b之和为3。


2.根据权利要求1所述的硫酸酯基阴离子双子表面活性剂，其特征在于，所述A选自含有1～4个碳原子的直链烷基、饱和脂肪醚基或苯基；
X为甲基，n为8～12的偶数，a等于3。


3.根据权利要求2所述的硫酸酯基阴离子双子表面活性剂，其特征在于，所述A选自-CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-、


4.根据权利要求3所述的硫酸酯基阴离子双子表面活性剂，其特征在于，具有如下结构：




和/或





5.权利要求1所述硫酸酯基阴离子双子表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
二缩水甘油醚与硅氧烷烷基醇进行加成反应，得到第一反应中间体，再
将所述第一反应中间体与氯磺酸在有机溶剂中进行磺化反应，制得所述硫酸酯基阴离子双子表面活性剂；
所述二缩水甘油醚的结构式为
所述硅氧烷烷基醇的结构式为
所述第一反应中间体的结构式为



其中，A选自烷基、取代烷基、醚基、苯基或取代苯基，R为含有1～3个碳原子的直链烷基，X为甲基或苯基，n为8～16的整数，a为不小于1的整数且a与b之和为3。


6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述加成反应在第一催化剂的作用下进行，所述第一催化剂为叔丁醇钾和/或叔丁醇钠；
所述二缩水甘油醚与所述硅氧烷烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：田磊，张必宏，
申请(专利权)人：佛山市天宝利硅工程科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44