一种季铵型表面活性剂的制备制造技术

本发明专利技术涉及一种季铵型表面活性剂的制备方法。以亚磷酸三乙酯、氯乙酸乙酯、醛(辛醛、癸醛、十二醛)、叔氨(十二叔胺、十四叔胺、十六叔胺)，通过维蒂希

【技术实现步骤摘要】
一种季铵型表面活性剂的制备


[0001]本专利技术提供了一种季铵盐表面活性剂的制备方法，具体是利用经典的化学反应合成的α，β-不饱和羰基化合物与叔胺制备阳离子表面活性剂。

技术介绍

[0002]石油作为“工业的血液”，对于国家安全、经济发展都起着至关重要的作用。中国的能源储量具有“多煤少油贫气”的特点，这造成了我国石油过度依赖进口的现状。虽然如大庆、胜利、长庆等大型油田已被发现，然而经过一次采油和二次采油之后仍有大量石油未被采出。我国石油储藏普遍存在高温高盐、低渗透和稠油等复杂地质条件，对开采技术挑战较大。
[0003]传统采油方式(一次采油，二次采油)仅能采出20-40％的地下石油，油层中残留了大量石油有待进一步开采。三次采油作为能有效提高石油的采收率的新技术，受到广大科研工作者高度重视。三次采油包括热力采油技术，气驱采油技术，微生物采油技术以及化学驱采油技术。化学驱采油技术因其“高性价比”受到大家高度关注。化学驱采油包括聚合物采油，碱水驱采油和表面活性剂驱采油技术。表面活性剂通过降低液-液界面、液-固界面的界面张力和改变岩石表面的润湿性提高采收率，是目前油田应用较为广泛的技术之一。国内外采油用表面活性剂主要以磺酸型阴离子表面活性剂为主，然而面对苛刻的油藏环境表现出活性低、耐盐性差等问题，且对开采设备和环境造成一定程度上的破坏，因此开发一类普适性高、性能稳定、成本低、易降解的新型表面活性剂成为目前研究的热点话题。
[0004]季铵型表面活性剂具有良好的润湿性，生物毒性低、水溶液稳定等。传统的酯基型季铵盐表面活性剂以油脂为原料经过烷基化等反应合成以酯基连接亲水基团的阳离子表面活性剂，烷基化试剂如卤代烷、苄基氯等具有腐蚀性和毒性，会腐蚀生产设备提高了生产和储存成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于设计合成一种季铵型表面活性剂。为实现上述目的，本专利技术主要通过以氯乙酸乙酯、亚磷酸三乙酯、醛(辛醛，癸醛，十二醛)、叔氨(十二叔氨，十四叔氨，十六叔氨)等为原料，通过维蒂希-霍纳尔反应、迈克尔加成反应生成一种季铵型表面活性剂。
[0006]其合成方法主要包括如下步骤：
[0007]第一步：磷叶立德中间体的制备。将亚磷酸三乙酯加入250mL三口瓶中，磁力搅拌，加热升温至110℃，逐滴加入氯乙酸乙酯，滴加完毕后升温至130℃，反应10小时以上，得到磷叶立德中间体。
[0008]第二步：α，β-不饱和羰基化合物的制备。称取磷叶立德中间体，在100mL三口瓶中加入一定量四氢呋喃，降温至0℃左右。称取一定量的NaH加入到四氢呋喃溶液中，机械搅拌15分钟后，气泡消失。称取一定量的醛(辛醛，癸醛，十二醛)滴加到氮气保护的混合溶液中，
以2秒每滴的速度滴加，滴加完毕后继续反应10小时，得到相应的α，β-不饱和羰基化合物。
[0009]第三步：最终产物的制备。在100mL三口瓶中，称取一定质量的α，β-不饱和羰基化合物加入乙醇溶剂中，磁力搅拌，加入一定量的乙醇钠，加热升温至60℃，滴加相应的叔氨，升温至80℃左右，反应数小时。反应结束后，真空旋蒸除去乙醇溶剂，得到最终产物。
[0010]在本专利技术中，第一步制取过程是，亚磷酸三乙酯和氯乙酸乙酯的摩尔比为1∶1～1∶1.2，反应时间为10h～12h，反应温度为120℃～140℃，得到磷叶立德中间体。
[0011]在本专利技术中，第二步制取过程是，磷叶立德中间体和醛(辛醛，癸醛，十二醛)的摩尔比为1∶1～1∶1.2，反应时间为8h～12h，反应温度为0℃～10℃，NaH的量为1.1～1.4当量，得到相应的α，β-不饱和羰基化合物。
[0012]在本专利技术中，第三步制取过程是，α，β-不饱和羰基化合物和叔氨(十二叔氨，十四叔氨，十六叔氨)的摩尔比为1∶1～1∶1.2，反应时间为8h～12h，反应温度为75℃～85℃，反应催化剂量是40％摩尔分数，得最终产物。
[0013]本专利技术是应用于三次采油的表面活性剂，在合成及应用具有以下几个突出的优点：
[0014]1.季铵型表面活性剂具有良好生物活性和润湿性，耐温抗盐性良好，普适性较好。
[0015]2.制备的表面活性剂界面活性高，通过油水界面张力测试表明能够达到超低界面张力(10-3
mN
·
m-1
)，是一种应用前景广阔的驱油用表面活性剂。
具体实施方式
[0016]下面通过实施实例对本专利技术作进一步阐述，其目的是能更好理解本专利技术的内容。
[0017]实施例1：磷叶立德中间体的制备。将8.40g亚磷酸三乙酯加入250mL三口瓶中，磁力搅拌，加热升温至110℃，逐滴加入5.824g的氯乙酸乙酯，滴加完毕后升温至130℃，反应10小时以上，得到磷叶立德中间体。
[0018]实施例2：α，β-不饱和羰基化合物的制备。称取4.52g的磷叶立德中间体，在100mL三口瓶中加入10ml四氢呋喃，降温至0℃左右。称取0.72g的NaH加入到四氢呋喃溶液中，机械搅拌15分钟后，气泡消失。称取2.54g的辛醛滴加到氮气保护的混合溶液中，以2秒每滴的速度滴加，滴加完毕后继续反应10小时，得到相应的α，β-不饱和羰基化合物。
[0019]实施例3：最终产物的制备。在100mL三口瓶中，称取0.98g的α，β-不饱和羰基化合物加入10ml乙醇溶剂中，磁力搅拌，加入0.27g的乙醇钠，加热升温至60℃，滴加1.21g十四叔氨，升温至80℃左右，反应8小时。反应结束后，真空旋蒸除去乙醇溶剂，得到最终产物。
[0020]实施例4：探究在高温高盐环境下的界面张力：先配置30000ppm的NaCl溶液，再以盐溶液为溶剂配置3000ppm的季铵型表面活性剂溶液，搅拌均匀。将表面活性剂溶液和胜利原油注射进石英管内，设置实验温度为80℃，转数为5000转，启动界面张力仪，原油在溶液中逐渐拉成一条细线，拍照测量其细线的宽度，计算得到相应的油水界面张力值。实验结果显示油水界面张力均能达到超低界面张力(10-3
mN/m)。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种季铵型表面活性剂的制备方法，采用维蒂希-霍纳尔反应、迈克尔加成反应实现，其特征在于，包括如下步骤：第一步：亚磷酸三乙酯和氯乙酸乙酯的取代反应，得到磷叶立德中间体。第二步：磷叶立德中间体与醛(辛醛，癸醛，十二醛)在低温下经过维蒂希-霍纳尔反应得到α，β-不饱和羰基化合物。第三步：α，β-不饱和羰基化合物和叔氨(十二叔氨，十四叔氨，十六叔氨)的迈克尔加成反应，得最终产物。2.根据权利要求1所述步骤一的制备方法，其特征在于，亚磷酸三乙酯和氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：程玉桥，赵文辉，牛春荣，路双，赵越，张治婷，冯喆，杨杨，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：