新型三联阴非离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新型三联阴非离子表面活性剂及其制备方法和应用，属于有机合成技术领域。本发明专利技术提供的新型三联阴非离子表面活性剂具有如式(1)所示结构式。本发明专利技术提供的表面活性剂具有更大的碳链长度的调整范围，产品具有良好的耐碱、耐盐和耐高温及优良的界面活性，与聚合物有良好的配伍性，适合高温高盐油藏开发领域应用。藏开发领域应用。

【技术实现步骤摘要】
新型三联阴非离子表面活性剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于有机合成
，特别涉及一种新型三联阴非离子表面活性剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]CN105312008A公开了一种三联阴
‑
非离子表面活性剂的制备方法，其利用甲醛和烷基酚聚氧乙烯醚制备烷基酚聚氧乙烯醚羟甲基中间体，然后通过与两倍的烷基酚聚氧乙烯醚缩合，并在所得三联结构的非离子表面活性剂的聚氧乙烯醚末端连接阴离子基团制备得到。
[0003]CN110229050A公开了一种三联阴
‑
非离子表面活性剂的制备方法，其利用甲醛和烷基酚聚氧乙烯醚制备烷基酚聚氧乙烯醚羟甲基中间体，然后通过与两倍的烷基苯磺酸直接缩合制备得到。
[0004]相比第一种方法，后者更为简单且产物结构确切、收率良好，实现了三联阴
‑
非离子表面活性剂的工业化生产，并在微乳液驱油剂等产品中得到应用。
[0005]然而，对于上述提及的三联阴
‑
非离子表面活性剂而言，限于原材料的提供问题，其碳链长度的调整仍然有限，限制了三联结构的表面活性剂的应用，因此，如何在三联阴非离子表面活性剂的基础上，开发碳链长度调整范围更大的类型，以适应油藏开发的需要，是本申请着重要解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种新型三联阴非离子表面活性剂及其制备方法和应用，所得表面活性剂的碳链长度的调整范围更大，产品具有良好的耐碱、耐盐和耐高温及优良的界面活性，与聚合物有良好的配伍性，适合高温高盐油藏开发领域应用。
[0007]本专利技术提供了一种新型三联阴
‑
非离子表面活性剂，具有如式(1)所示结构式：
[0008][0009]其中，R1为C8～C20的烷基，(CH2CH2O)n为聚氧乙烯基团，n为3
‑
15的整数；
[0010]R2、R3为C8～C20的烷基、烯烃、松香基中的至少一种；
[0011]Y为阴离子基团；
[0012]M为Na
+
、K
+
或NH
4+
中的至少一种。
[0013]作为优选，所述阴离子基团选自乙基羧酸、乙基磺酸、丙基羧酸、丙基磺酸、羟基丙
磺酸基团中的至少一种。
[0014]本专利技术还提供了一种三联阴
‑
非离子表面活性剂的制备方法，利用烷基酚聚氧乙烯醚在碱性条件下与甲醛反应形成二羟甲基中间体，然后与有机伯胺进行反应形成曼尼希碱，再与卤代烷基羧酸盐或卤代烷基磺酸盐反应引入阴离子基团，制备得到三联阴非离子表面活性剂。
[0015]作为优选，包括以下步骤：
[0016]将1.0mol烷基酚聚氧乙烯醚加入反应容器中，加入液体碱或固体碱以及有机溶剂，随后加入三聚甲醛2.5～3.0mol或滴加40％甲醛溶液190～230g，保持温度50
‑
60℃，搅拌反应4
‑
8h，真空抽除有机溶剂和未反应的甲醛，得到烷基酚聚氧乙烯醚二羟甲基中间体，其结构式如式(2)所示：
[0017][0018]向反应容器内继续加入有机伯胺2mol，氮气保护下逐渐升温至90～110℃，滴加烷基酚聚氧乙烯醚二羟甲基中间体1mol，滴加时间1～2h，滴完后升温至120
‑
140℃，继续搅拌反应2
‑
3h，真空脱水1～2h，降温至50～60℃，得到酚醛型曼尼希碱中间体，其结构式如式(3)所示：
[0019][0020]将上述所得产物加入有机溶剂和水的混合溶液，搅拌至溶液澄清，分批加入卤代羧酸/磺酸盐2.5～3.5mol，期间不断加入碱性溶液，保持pH值8～10，反应5～6h，降温到室温，用盐酸调整pH至中性，去除底部无机盐，得到三联阴
‑
非离子表面活性剂。
[0021]在上述制备方法中，前两步反应属于酚醛型曼尼希碱的制备。通常酚醛型曼尼希碱采用一步法制备，即将烷基酚及其衍生物、醛和胺一次性加入，在一定温度下缩合，得到曼尼希碱，产物可作为环氧固化剂使用。但一步法存在产物混有未反应原料、纯度不高、成分复杂、容易自聚、爆聚、产物结块等弊端，对于采用一步法制备表面活性剂而言，难以获得确切结构和良好性能。
[0022]本方案采用两步法制备酚醛型曼尼希碱，第一步利用烷基酚聚氧乙烯醚在碱性条件下与甲醛反应，制备烷基酚聚氧乙烯醚二羟甲基中间体，在碱性较低温度条件和甲醛过量的情况下，二羟甲基中间体的产率较高，并通过抽真空出去未反应的甲醛，减少了后续副
反应的发生。第二步二羟甲基中间体与有机伯胺反应，采用将二羟甲基中间体滴入有机伯胺的加料方式，避免了中间体的自聚，期间控制反应温度至90～110℃，可使缩合产生的水分迅速排出，辅助真空脱水，加速反应完成，减少了副反应的发生，提高了产物产率。随后，通过胺基与卤代物反应，联接阴离子基团，属于比较经典的取代反应，在控制温度、溶剂、pH值和物料比例的情况下，可获得较高的产率。
[0023]总之，上述方案所提供的三联阴
‑
非离子表面活性剂结构新颖，以烷基酚聚氧乙烯醚为中心，两侧联接脂肪胺型阴离子表面活性剂，分子中存在着阴离子基团和非离子基团，具有阴非离子表面活性剂耐温抗盐的性能，并且三联结构比双子表面活性剂具有更低的CMC，易于在低浓度下实现良好的界面活性。并且该方法制备工艺简单，反应条件温和，制备的三联阴
‑
非离子表面活性剂结构确切，成分单一，纯度高，可实现其优良的性能，并易于实现工业化生产。
[0024]作为优选，所述烷基酚聚氧乙烯醚为碳链长度为C8～C20、聚氧乙烯链节数量为3
‑
20的烷基酚中的至少一种；
[0025]所述卤代羧酸/磺酸盐选自氯乙酸钠、氯乙基磺酸钠、氯丙酸钠、氯丙基磺酸钠和氯羟基丙磺酸钠中的至少一种。
[0026]作为优选，所加入的烷基酚聚氧乙烯醚、液体碱或固体碱、甲醛、有机伯胺的物质的量的比例为1.0:0.45:(2.5～3.0):2.0。
[0027]作为优选，所述液体碱或固体碱选自NaOH和/或KOH，优选NaOH。
[0028]作为优选，在使用液体碱或固体碱时，与固体/液体甲醛配合使用，包括采用固体碱时滴加液体甲醛以及采用液体碱时加入固体甲醛两种方式。可以理解的是，在获得烷基酚聚氧乙烯醚二羟甲基中间体的步骤中，三聚甲醛和液体甲醛可混合使用，只要能够使体系含水保持在适当的水平即可。
[0029]作为优选，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇和异丙醇中的至少一种；
[0030]所述有机伯胺选自C8～C20的直链烷基胺、不饱和脂肪胺和松香胺中的至少一种；
[0031]所述碱性溶液包括NaOH、KOH或NH4OH溶液中的至少一种。
[0032]本专利技术还提供了一种根据上述技术方案所述的三联阴非离子表面活性剂在地层温度87℃、地层水总矿化度298446mg/l，其中Ca本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.新型三联阴非离子表面活性剂，其特征在于，具有如式(1)所示结构式：其中，R1为C8～C20的烷基，(CH2CH2O)n为聚氧乙烯基团，n为3
‑
15的整数；R2、R3为C8～C20的烷基、烯烃、松香基中的至少一种；Y为阴离子基团；M为Na
+
、K
+
或NH
4+
中的至少一种。2.根据权利要求1所述的三联阴非离子表面活性剂，其特征在于，所述阴离子基团选自乙基羧酸、乙基磺酸、丙基羧酸、丙基磺酸、羟基丙磺酸基团中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的三联阴非离子表面活性剂的制备方法，其特征在于，利用烷基酚聚氧乙烯醚在碱性条件下与甲醛反应形成二羟甲基中间体，然后与有机伯胺进行反应形成曼尼希碱，再与卤代烷基羧酸盐或卤代烷基磺酸盐反应引入阴离子基团，制备得到三联阴非离子表面活性剂。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烷基酚聚氧乙烯醚加入反应容器中，加入液体碱或固体碱以及有机溶剂，随后加入三聚甲醛2.5～3.0mol或滴加40％甲醛溶液190～230g，保持温度50
‑
60℃，搅拌反应4
‑
8h，真空抽除有机溶剂和未反应的甲醛，得到烷基酚聚氧乙烯醚二羟甲基中间体；向反应容器内继续加入有机伯胺2mol，氮气保护下逐渐升温至90～110℃，滴加烷基酚聚氧乙烯醚二羟甲基中间体1mol，滴加时间1～2h，滴完后升温至120
‑
140℃，继续搅拌反应2
‑
3h，真空脱水1～2h，降温至50～60℃，得到酚醛型曼尼希碱中间体；将上述所得产物加入有机溶剂和水的混合溶液，搅拌至溶液澄清，分批加入卤代羧酸/磺酸盐2.5～3.5mol，期间不断加入碱性溶液，保持pH值8～10，反应5～6h，降温到室温，用盐酸调整pH至中性，去除底部无机盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴庆凯，李金平，胡朋朋，丁锡刚，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：