一种双磺酸基甜菜碱粘弹性表面活性剂及制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种双磺酸基甜菜碱粘弹性表面活性剂及制备方法与应用，属于粘弹性表面活性剂技术领域，所述制备方法包括以下步骤：在溶剂中加入烯丙基磺酸钠与长链伯胺，并加入碱催化剂，混合均匀进行Michael加成反应得到产物中间体；将产物中间体与季铵化试剂混合均匀进行取代反应；取代反应结束后进行冷却并调节pH值，再回流得到透明液体；将透明液体蒸馏，得到粘稠物，将粘稠物干燥、洗涤、抽滤和重结晶，得到双磺酸基甜菜碱型表面活性剂。所述表活剂具有良好的化学稳定性、耐酸碱性、耐高温和抗盐性能，也保持了表面活性剂可生物降解的优点，是一种强化采油的绿色表面活性剂。是一种强化采油的绿色表面活性剂。

【技术实现步骤摘要】
一种双磺酸基甜菜碱粘弹性表面活性剂及制备方法与应用


[0001]本专利技术属于粘弹性表面活性剂
，具体涉及一种双磺酸基甜菜碱粘弹性表面活性剂及制备方法与应用。

技术介绍

[0002]两性表面活性剂是指在分子中既含有阴离子亲水基团又含有阳离子亲水基团的表面活性剂，具有良好的乳化性、分散性、抗静电性、杀菌性、生物降解性等性能，对酸、碱和各种金属离子有良好的稳定性。甜菜碱两性表面活性剂是指具有表面活性且结构类似于甜菜碱的表面活性剂，与传统的两性表面活性剂最大的区别在于其分子结构中含有季铵氮，具有较宽的等电点范围，具有良好的表面活性，同时具有复配性好、毒性低、刺激小、生物降解度高等优点。其中磺基甜菜碱具有耐高浓度酸、碱、盐等独特的优点，而且大多数可适用于高温、高矿化度的苛刻油藏。已被应用于日用化工，驱油等领域，通过开发和推广，在医药、纺织、洗护等领域。
[0003]在合成磺基甜菜碱表面活性剂中，长链烷基叔胺与丙磺内酯的反应最佳，但由于丙磺内酯价格高、易爆，所以工业生产难以大规模应用。含羟基的磺基甜菜碱比一般的不含羟基的甜菜碱水溶性好，但异构体多，对于分离提纯不利。
[0004]CN101549266A公开了一种双长链烷基甜菜碱表面活性剂的制备及其应用，由双长链烷基甲基叔胺与氯乙酸反应制得，是一种两性表面活性剂，通过将其与其它表面活性剂复配使用，用作无碱驱油剂，CN102977873A公开了一种双酰胺型甜菜碱表面活性剂及其制备方法，由双酰胺基烷基甲基叔胺与两性化试剂如氯乙酸钠或氯(溴)乙基磺酸钠或丙(丁)烷磺内酯或3
‑
氯
‑2‑
羟基丙烷磺酸钠反应制得。通过与其它表面活性剂复配，可用作无碱驱油剂。上述CN101549266A、CN102977873A制备方案中原料叔胺价格相对比较昂贵，双长链烷基及双酰胺型甜菜碱表面活性剂溶解性、钙皂化分散力、润湿性均不如磺酸型表面活性剂性能优越，以及酰胺型表面活性剂在强酸强碱溶液中稳定性差，一定程度上限制了该类表面活性剂的应用。
[0005]CN101618302A公布了一种长链磺酸型甜菜碱表面活性剂及其制备，由长链脂肪酸出发首先经卤化反应得到长链脂肪酰氯，然后长链脂肪酰氯再与二元胺发生酰胺化反应，生成种叔胺中间体(AnBm)，最后该中间体与季铵化试剂1,3
‑
丙烷磺化内酯反应，生成长链磺酸型甜菜碱表面活性剂。其制备方案中存在纯品的合成工艺复杂，溶剂消耗量巨大，不易回收，易导致环境污染等问题。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种双磺酸基甜菜碱粘弹性表面活性剂及制备方法与应用，所述表活剂具有良好的化学稳定性、耐酸碱性、耐高温和抗盐性能，也保持了表面活性剂可生物降解的优点，是一种强化采油的绿色表面活性剂。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0008]本专利技术提供了一种双磺酸基甜菜碱粘弹性表面活性剂，所述双磺酸基甜菜碱粘弹性表面活性剂的结构式如下：
[0009][0010]其中，R为C12～18的正构或异构烷基，X为CH2COONa、CH2CH3或CHOHCH2COONa。
[0011]本专利技术提供了一种所述的双磺酸基甜菜碱粘弹性表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
[0012]S1：在溶剂中加入烯丙基磺酸钠与长链伯胺，并加入碱催化剂，混合均匀进行Michael加成反应得到产物中间体；
[0013]S2：将产物中间体与季铵化试剂混合均匀进行取代反应；
[0014]S3：取代反应结束后进行冷却并调节pH值，再回流得到透明液体；
[0015]S4：将透明液体蒸馏，得到粘稠物，将粘稠物干燥、洗涤、抽滤和重结晶，得到双磺酸基甜菜碱型表面活性剂。
[0016]本专利技术进一步，所述S1中，所述烯丙基磺酸钠与长链伯胺按摩尔比为(2～2.5)：1。
[0017]本专利技术进一步，所述S1中，所述长链伯胺的结构通式如下：
[0018]R
‑
NH2[0019]其中，R为C12～18正构或异构烷基。
[0020]本专利技术进一步，所述S1中，所述溶剂为异丙醇水溶液、四氢呋喃或1,4
‑
二氧六环中的一种；所述的碱催化剂为乙醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。
[0021]本专利技术进一步，所述S1中，所述Michael加成反应的水浴温度为70～85℃，所述Michael加成反应的反应时间为3～5h，所述Michael加成反应的搅拌速度为100～300rpm。
[0022]本专利技术进一步，所述S2中，所述的季铵化试剂为氯乙酸钠、溴乙酸钠、氯乙烷、溴乙烷或3
‑
氯
‑
2羟基丙烷磺酸钠中的一种。
[0023]本专利技术进一步，所述S2中，所述产物中间体与季铵化试剂的摩尔比为1：(1～1.5)。
[0024]本专利技术进一步，所述S3中，所述冷却的温度为50℃以下；所述pH值为8～9。
[0025]所述的一种双磺酸基甜菜碱粘弹性表面活性剂的应用，所述双磺酸基甜菜碱粘弹性表面活性剂作为油藏开发中的驱油剂或压裂液。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0027]本专利技术提供了一种双磺酸基甜菜碱粘弹性表面活性剂，以价格低廉的伯胺和烯丙基磺酸钠等为主要原料合成双亲水磺酸基、单疏水长链烷基基团甜菜碱，并且引入磺酸基官能团(双磺酸基)，提升了表面活性剂的耐温性、抗盐性与水溶性能，所述表活剂具有良好的化学稳定性、耐酸碱性、耐高温和抗盐性能，也保持了表面活性剂可生物降解的优点，是一种强化采油的绿色表面活性剂。
[0028]本专利技术提供了一种双磺酸基甜菜碱粘弹性表面活性剂的制备方法，选用廉价原料，在温和条件下发生Michael加成反应，通过一步合成法合成新型的耐温、耐酸碱及抗盐表面活性剂，且制备工艺简单，污染小，成本低廉。本专利技术通过改变原料及合成工艺路线，合成出一种高亲水性的表面活性剂，所述表面活性剂在烷基甜菜碱的基础上增加了两个亲水
磺酸基基团，使得表面活性剂的耐盐性和化学稳定性得到提高，反应条件温和，可用于工业化大规模生产。
[0029]本专利技术所述双磺酸基甜菜碱粘弹性表面活性剂，在三次采油中可用于高矿化度、较高温度的油层。
具体实施方式
[0030]为使本领域技术人员可了解本专利技术的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本专利技术所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
[0031]本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本专利技术的范围，即本
技术实现思路
可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。
[0032]本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双磺酸基甜菜碱粘弹性表面活性剂，其特征在于，所述双磺酸基甜菜碱粘弹性表面活性剂的结构式如下：其中，R为C12～18的正构或异构烷基，X为CH2COONa、CH2CH3或CHOHCH2COONa。2.一种如权利要求1所述的双磺酸基甜菜碱粘弹性表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在溶剂中加入烯丙基磺酸钠与长链伯胺，并加入碱催化剂，混合均匀进行Michael加成反应得到产物中间体；S2：将产物中间体与季铵化试剂混合均匀进行取代反应；S3：取代反应结束后进行冷却并调节pH值，再回流得到透明液体；S4：将透明液体蒸馏，得到粘稠物，将粘稠物干燥、洗涤、抽滤和重结晶，得到双磺酸基甜菜碱型表面活性剂。3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述S1中，所述烯丙基磺酸钠与长链伯胺按摩尔比为(2～2.5)：1。4.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述S1中，所述长链伯胺的结构通式如下：R
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NH2其中，R为C12～18正构或异构烷基。5.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晨，李婷婷，张康，代方方，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：