烷基芳苄基聚氧乙烯醚阴离子型表面活性剂及其制备方法与用途技术

本发明专利技术属于高效表面活性剂领域，特别涉及烷基芳苄基聚氧乙烯醚及其阴离子表面活性剂的制备方法和用途。烷基芳烃经一系列的反应，形成一类具有芳苄基结构的非离子－阴离子表面活性剂物质。该类表面活性剂的分子结构决定了它具有低刺激性、低毒性、优良的降解性能、良好的水溶性和耐硬水性、高效的发泡能力与出众的抗盐性能；此类表面活性剂具有高活性，可与众多不同原油的界面张力能达到超低（１０↑［－３］ｍＮ／ｍ），在日化、卫生、三次采油、纺织工业、皮革加工和农药乳剂等众多领域具有优良的应用前景。该表面活性剂的化学结构式如图。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高效表面活性剂领域，特别涉及非离子-阴离子类表面活性剂 的垸基芳苄基聚氧乙烯醚阴离子型表面活性剂及其制备方法与用途。
技术介绍
阴非离子型表面活性剂，例如烷基酚醚聚氧乙烯醚硫酸盐、乙酸盐，由 于其具有两类亲水性基团，克服了其浊点低的不利影响，大大拓宽了非离子 表面活性剂其应用领域，在实际生产中得到了广泛应用。但是，烷基酚聚氧乙烯醚类物质由于其存在酚氧键，在降解过程中都会 产生具有较强生物毒性的烷基酚，这都限制了其在实际生活和工业生产中的 应用。US4485873揭示了聚氧乙烯烷基酚醚乙酸盐在强化采油方面的应用，但 其没有提及烷基芳苄基聚氧乙烯醚阴离子型表面活性剂。US4545912揭示了一种用于化学驱油的聚氧乙烯醚磺酸盐表面活性剂， 其疏水基为双尾结构，且其中之一为苯基，与垸基芳苄基聚氧乙烯醚阴离子 型表面活性剂结构有很大差别。JP61236541揭示了一种用于照相的光敏材料，其结构与烷基芳苄基聚氧 乙烯醚阴离子型表面活性剂相似，但其疏水基垸基苄(R-C6H4CH2-)中R为 H、 CH3、 C2H5、 C3H7，而本专利技术中的烷基芳苄基聚氧乙烯醚阴离子型表面活 性剂的疏水基垸基苄基中的烷基为长链结构。CN1296115A揭示了工业品聚氧乙烯壬基苯酚醚乙酸盐在提高石油采收 率方面的应用，它同样没有提及垸基芳苄基聚氧乙烯醚阴离子型表面活性剂。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种性能优良的烷基芳苄基聚氧乙烯醚阴离 子型表面活性剂。本专利技术的目的之二在于提供烷基芳苄基聚氧乙烯醚阴离子型表面活性剂的制备方法。本专利技术的目的之三在于提供烷基芳苄基聚氧乙烯醚阴离子型表面活性剂 的用途。本专利技术的目的之四在于提供一种烷基芳苄基聚氧乙烯醚阴离子型表面活 性剂体系，使之单独使用、混合使用或在与助剂作用下，可与原油形成低或 超低界面张力，能够在油田的三次采油中得到应用。本专利技术的烷基芳苄基聚氧乙烯醚阴离子型表面活性剂的结构式为-R、r八0 。卜R拜 ■ nR2其中，^是碳数4 30的长碳链垸基，R2是H或碳数为1 30的垸基； Ar为苯、联苯、二苯醚、萘、萘满、茚、茚满等芳环或含有H、甲基或乙基 取代基的上述芳环；n为(C2H40)基团的数目，数值为1 30; 113为亚甲基、 亚乙基、亚丙基或不存在；Y为磺酸根、硫酸根或羧酸根；M为碱金属离子 (Li+、 Na+或K+)、碱土金属离子(Ca2+、 Mg"或Ba2+)、铵基离子(NH4+) 或以上所述离子的混合物。本专利技术的垸基芳苄基聚氧乙烯醚阴离子型表面活性剂是烷基芳节基聚氧 乙烯醚乙酸盐、烷基芳苄基聚氧乙烯醚硫酸酯盐、垸基芳苄基聚氧乙烯醚乙 基磺酸盐或垸基芳苄基聚氧乙烯醚丙基磺酸盐。本专利技术的烷基芳苄基聚氧乙烯醚阴离子型表面活性剂是本专利技术人合成的 垸基芳苄氯(溴)和垸基芳苄醇经一系列的反应，形成的一种非离子-阴离子 表面活性剂物质。该类表面活性剂具有垸基芳苄基结构的疏水基团和不同数 目的(C2H40)基团以及磺酸根、硫酸根或羧酸根共同构成的亲水基团。本专利技术的垸基芳苄基聚氧乙烯醚阴离子型表面活性剂的制备方法包括以 下步骤(a)烷基芳苄基聚氧乙烯醚醇的合成方法一<formula>formula see original document page 7</formula>其中，R,是碳数4 30的长碳链垸基，R2是H或碳数为1 30的垸基； Ar为苯、联苯、二苯醚、萘、萘满、茚、茚满等芳环或含有H、甲基或乙基 取代基的上述芳环；n为(C2H40)基团的数目，数值为1 30;(I) 将烷基芳烃、无水氯化锌和多聚甲醛或甲醛溶液放入反应器内，烷基 芳烃无水氯化锌多聚甲醛或甲醛的摩尔比为1: 0.2 1.6: 1 4，再加入冰醋酸作为溶剂，于50 15(TC下搅拌反应0.5 6小时，在此期间迅速地通 入干燥的氯化氢或溴化氢气体，或加入能原位生成氯化氢或溴化氢的物质(如 二氯亚砜)，剧烈反应后分离，有机层用水洗涤至中性，干燥剂干燥后减压蒸 馏，产物为烷基芳苄氯或烷基芳苄溴。其中上述的干燥剂为无水硫酸镁、硫酸钠、氯化钙、硅胶或分子筛。(II) 取多縮乙二醇于反应器(如三口瓶)中，加入固体碱金属、碱金属氢 化物、苛性碱或碱水溶液，碱化1 4小时，再逐滴滴入步骤(I )所合成的烷基芳苄氯或烷基芳苄溴，其中多縮乙二醇碱金属、碱金属氢化物、苛性碱 或碱垸基芳苄氯或烷基芳苄溴的摩尔比为2 8: 1 1.2: 1，在80 16(TC 下反应6 24小时；反应完成后冷却，加入与反应物等体积的水稀释，用有机溶剂萃取有机层，合并有机相，用水洗涤至中性，干燥剂干燥后，蒸去有机溶剂，得粗品；减压蒸馏得烷基芳苄基聚氧乙烯醚醇。其中上述碱金属为钠、钾或钙；碱金属氢化物为氢化钠、氢化钾或氢化 钙；苛性碱为氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾；所述的碱水溶液为氢氧化锂、 氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸锂、碳酸钠或碳酸钾的水溶液，其浓度范围为5wt%至其饱和溶液；所述的有机溶剂为石油醚、乙醚、 一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷或l，2-二氯乙垸等；干燥剂为无水硫酸镁、硫酸钠、氯化钙、硅胶或分子筛等。方法二<formula>formula see original document page 8</formula>其中，R,是碳数4 30的长碳链烷基，R2是H或碳数为1 30的烷基； Ar为苯、联苯、二苯醚、萘、萘满、茚、茚满等芳环或含有H、甲基或乙基取代基的上述芳环；n为(C2H40)基团的数目，数值为1 30;(I )取方法一中制得的垸基芳苄氯或烷基芳苄溴装入备有搅拌器和回流 冷凝管的反应器内，加入碱水溶液，垸基芳苄氯或烷基芳苄溴与碱的摩尔比 为l: 1 4，快速搅拌，加热至沸腾，反应4 24小时，反应完成后冷却；冷却后分出油层，用水洗至中性，干燥后减压蒸馏，得垸基芳苄基醇。 其中上述的碱水溶液为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸锂、碳酸钠或碳酸钾的水溶液，其浓度范围为5wtX至其饱和溶液；干燥剂为无水硫酸镁、硫酸钠、硅胶或分子筛等。(n)向反应器中加入烷基芳苄基醇和作为催化剂的苛性碱或碱金属，烷基芳苄基醇与苛性碱或碱金属的摩尔比为50 100: 1，将温度加热至100 180 °C;用惰性气体除去反应器内的空气，然后将一定量环氧乙烷气体加入到反应釜中；反应完毕后，用惰性气体除去釜内未反应的环氧乙垸，冷却后得到 烷基芳苄基聚氧乙烯醚醇；其中上述的苛性碱为氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾；所述的碱金属为 钠、钾或钙；所述的惰性气体为氮气、氦气或氩气。(b)烷基芳苄基聚氧乙烯醚阴离子型表面活性剂的合成 烷基芳苄基聚氧乙烯醚乙酸盐的合成取步骤(a)中所合成的烷基芳苄基聚氧乙烯醚醇于反应器中，加入丙酮做 溶剂，在不断搅拌下加入氯乙酸，其中烷基芳苄基聚氧乙烯醚醇氯乙酸 丙酮的摩尔比为0.3 0.8: 1: 0.2 4，在30 50。C条件下加热3 6小时，反 应完成后，除去体系中的溶剂，将反应混合物溶解于短链醇与水的混合溶剂 中，用石油醚萃取醇水相多次，收集醇水相，不断搅拌下，加入与烷基芳苄 基聚氧乙烯醚醇等当量的碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、氨水溶液或 它们的任意混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烷基芳苄基聚氧乙烯醚阴离子型表面活性剂，其特征是，该烷基芳苄基聚氧乙烯醚阴离子型表面活性剂的结构式为：＊＊＊其中，Ｒ↓［１］是碳数４～３０的长碳链烷基，Ｒ↓［２］是Ｈ或碳数为１～３０的烷基；Ａｒ为苯、联苯、二苯醚、萘、萘 满、茚、茚满芳环或含有Ｈ、甲基或乙基取代基的上述芳环；ｎ为（Ｃ↓［２］Ｈ↓［４］Ｏ）基团的数目，数值为１～３０；Ｒ↓［３］为亚甲基、亚乙基、亚丙基或不存在；Ｙ为磺酸根、硫酸根或羧酸根；Ｍ为碱金属离子中的Ｌｉ↑［＋］、Ｎａ↑［＋］或Ｋ↑［＋］、碱土金属离子中的Ｍｇ↑［２＋］、Ｃａ↑［２＋］或Ｂａ↑［２＋］、铵基离子或以上所述离子的混合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵濉，王显光，俞稼镛，徐志成，罗澜，严峰，安静仪，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]