有机硅基团连接的双子表面活性剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种有机硅基团连接的双子表面活性剂及其制备方法和应用。属于油田采油技术领域。本发明专利技术提供的有机硅基团连接的双子表面活性剂具有以下式(1)结构式：其中，R1、R2代表C8

【技术实现步骤摘要】
有机硅基团连接的双子表面活性剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种表面活性剂及其制备方法，特别涉及一种有机硅基团连接的双子表面活性剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前三次采油领域使用的驱油用表面活性剂一般都是碳氢类表面活性剂，这类表面活性剂以碳氢链作为疏水基，主要通过降低油水界面张力、提高洗油效率等作用提高采收率。对于低渗透油藏和油润性油藏，重要的是降低表面张力，降低毛细管阻力，解除低渗透油藏的水锁效应，将油藏油润性向水润性转化，以进一步提高原油采收率。目前的碳氢类表面活性剂在降低表面张力方面不能满足这类油藏使用需要。
[0003]有机硅类表面活性剂以硅氧烷链作为疏水基，具有超铺展性和超润湿性，可有效降低表面张力，改变油藏润湿性，对于低渗透油藏和油润性油藏开采具有性能优势。目前，有机硅表面活性剂主要作为润湿剂在农药、皮革、纺织、涂料、石油化工、日用化学品领域得到广泛的应用。但是由于价格昂贵，大多数种类含有Si
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O
‑
C键而易于水解，特别是因为有机硅疏水基仅在油水界面上铺展，不能进入原油内部，其在油水界面张力的表现不及碳氢类表面活性剂，因而在驱油领域一直没有得到广泛应用。
[0004]双子表面活性剂由两个普通表面活性剂分子通过联接基团以化学键连接，比传统表面活性剂具有更优良的性能：
⑴
易于吸附在溶液界面，有效降低表面张力；
⑵
易于形成胶束，有更低的临界胶束浓度；
⑶
具有较低的Kraff点，低温水溶性好；
⑷
与其他表面活性剂复配协同效应好；
⑸
具有良好的钙皂分散性能，抗盐能力强；
⑹
具有优良的润湿性能。双子表面活性剂更适合用于低渗透油藏和油润性油藏驱油。
[0005]将有机硅基团引入碳氢表面活性剂中，并作为连接基团合成双子表面活性剂，可使其兼具双子表面活性剂和有机硅表面活性剂的优点，具有更好的表面和界面性能，具有更好的润湿性。双子有机硅表面活性剂一般具有两种结构形式：其一是两个有机硅表面活性剂分子通过碳氢链连接，这种结构的有机硅表面活性剂具有优良的表面性能，但没有降低油水界面张力的优势；其二是两个碳氢表面活性剂通过有机硅基团连接，这种结构的有机硅表面活性剂可同时降低表面张力和界面张力。但目前有机硅表面活性剂以第一种结构为主，第二种结构品种极少，难以满足油田三采领域使用要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种有机硅基团连接的双子表面活性剂及其制备方法和应用，该表面活性剂同时具有降低表面张力和界面张力的性能，具有更低的临界胶束浓度、优良的润湿性等优点，有效规避有机硅表面活性剂易于水解的缺点，适用于高温高盐低渗透油藏和油润性油藏，大幅度提高采油效果。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种有机硅基团连接的双子表面活性剂，其特征在于，具有以下式(1)结构式：
[0008][0009]其中，R1、R2代表C8
‑
C20的饱和或不饱和碳氢链；R3、R4代表烷基羧酸或磺酸盐基团；R5、R6代表甲基和/或苯基；当R5、R6同为苯基或其中之一为苯基时，m为1；当R5、R6均为甲基时，m为0
‑
11的整数。可以理解的是，上述方案中，当R5、R6均为甲基时，m具体可以为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11。
[0010]作为优选，R1、R2选自C8
‑
C20碳链长度的直链烷基、椰油基、牛脂基、松香基中的至少一种；R3、R4选自乙酸钠、乙基磺酸钠、羟基丙磺酸钠基团中的至少一种。
[0011]本专利技术还提供了一种根据上述任一技术方案所述的有机硅基团连接的双子表面活性剂的制备方法，采用有机伯胺和双端环氧硅油开环反应，再与卤代烷基羧酸盐或卤代烷基磺酸盐反应制备得到。
[0012]作为优选，包括以下步骤：
[0013]将1.0mol有机伯胺、有机溶剂360
‑
800mL加入到三口反应容器中，搅拌加热至50
‑
70℃，缓慢滴加0.5
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0.55mol双端环氧硅油，滴加2
‑
4h后，继续搅拌反应2
‑
4h，制得有机硅基团连接的双子表面活性剂中间体产物；
[0014]向上述中间体产物中加入相转移催化剂十六烷基三甲基溴化铵0.01mol，加入1.2
‑
1.5mol卤代烷基羧酸或磺酸盐，于60
‑
80℃下搅拌3
‑
5h，反应过程中滴加碱溶液调整pH至8
‑
10之间，滴加完成后继续反应2
‑
4h，降温至常温，用盐酸调整pH至中性，静置分层，去除底部盐和盐水，减压脱除部分有机溶剂，得到有机硅基团连接的双子表面活性剂溶液。
[0015]作为优选，所述双端环氧硅油选自聚合度为2
‑
10的双端环氧硅油封头剂或扩链剂、环氧基封端苯基三硅氧烷、环氧基封端二苯基三硅氧烷的至少一种，具有以下式(2)结构式：
[0016][0017]其中，R5、R6代表甲基和/或苯基；当R5、R6均为甲基时，m为0
‑
8的整数；当R5、R6同为苯基或其中之一为苯基时，m为1。
[0018]可以理解的是，所采用的双端环氧硅油来源于安徽艾约塔硅油有限公司的市售产品，可选用IOTA
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010、105
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1，IOTA
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278、IOTA
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279、IOTA 105
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1000等。值得说明的是，双端环氧硅油含有两个环氧键，可与伯胺反应引入聚硅氧烷基团，同时作为联接基团，形成双子结构，本专利技术反应条件温和，原料易于购得并可定制特定聚合度型号的产品。
[0019]作为优选，所加入的有机伯胺与双端环氧硅油的摩尔比为1：(0.5
‑
0.55)，所加入的有机伯胺与卤代烷基羧酸或磺酸盐的摩尔比为1：(1.2
‑
1.5)；
[0020]所加入的碱与卤代烷基羧酸或磺酸盐的摩尔比为1:1，所加入的碱溶液与有机溶剂的体积比为1:3
‑
2:3。
[0021]可以理解的是，上述方案中限定了有机伯胺与双端环氧硅油，是因为若加入量低于这个摩尔比，会导致双端环氧硅油过量，产生叔胺中间体，最终形成季铵盐副产物，并可因过度联接形成多聚化合物甚至不溶物，而高于这个摩尔比，会导致有机伯胺过量，联接不充分，最终形成不含聚硅氧烷基团的有机胺羧酸盐，目标产物双子表面活性剂含量降低，影响产品表面张力性能；同时，也限定了与卤代烷基羧酸或磺酸盐的摩尔比，是因为若加入量低于这个摩尔比，会导致卤代烷基羧酸或磺酸盐过量，产生多亲水基的季铵盐，而高于这个摩尔比，会导致反应不完全，双子仲胺中间体过剩，亲水性降低，目标产物含量低，同时，该摩尔比也考虑到了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.有机硅基团连接的双子表面活性剂，其特征在于，具有以下式(1)结构式：其中，R1、R2代表C8
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C20的饱和或不饱和碳氢链；R3、R4代表烷基羧酸或磺酸盐基团；R5、R6代表甲基和/或苯基；当R5、R6同为苯基或其中之一为苯基时，m为1；当R5、R6均为甲基时，m为0
‑
11的整数。2.根据权利要求1所述的有机硅基团连接的双子表面活性剂，其特征在于，R1、R2选自C8
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C20碳链长度的直链烷基、椰油基、牛脂基、松香基中的至少一种；R3、R4选自乙酸钠、乙基磺酸钠、羟基丙磺酸钠基团中的至少一种。3.根据权利要求1所述的有机硅基团连接的双子表面活性剂的制备方法，其特征在于，采用有机伯胺和双端环氧硅油开环反应，再与卤代烷基羧酸盐或卤代烷基磺酸盐反应制备得到。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将1.0mol有机伯胺、有机溶剂360
‑
800mL加入到三口反应容器中，搅拌加热至50
‑
70℃，缓慢滴加0.5
‑
0.55mol双端环氧硅油，滴加2
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4h后，继续搅拌反应2
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4h，制得有机硅基团连接的双子表面活性剂中间体产物；向上述中间体产物中加入相转移催化剂十六烷基三甲基溴化铵0.01mol，加入1.2
‑
1.5mol卤代烷基羧酸或磺酸盐，于60
‑
80℃下搅拌3
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5h，反应过程中滴加碱溶液调整pH至8～10之间，滴加完成后继续反应2
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4h，降温至常温，用盐酸调整pH至中性，静置分层，去除底部盐和盐水，减压脱除部分有机溶剂，得到有机硅基团连接的双子表面活性剂溶液。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述双端环氧硅油选自聚合度为2
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【专利技术属性】
技术研发人员：丁锡刚，杨姗，常夕春，吴庆凯，胡朋朋，李金平，姜力华，姚勇，李慎伟，
申请(专利权)人：山东新港化工有限公司，
类型：发明
国别省市：