N—十二烷基月桂酰胺淀粉的合成与性能

在催化剂存在下,以淀粉为主要原料,经受化和酰化两步反应合成了新型表面活性剂－N－十二烷基月桂酰胺基淀粉,由正交试验确定了优化合成反应条件下为：n (淀粉）：n (十二胺）：n (月桂酸）＝1：1：1催化剂HB－3的质量分数为1．5％,催化剂HB－4的质量分数为0．5％,反应温度为60℃,胺化反应时间为4h,酰化反应时间为2h,酰化反就介质pH值为7,产物经性能测试和红外光谱表征。     

系列烷基醚类甜菜碱两性表面活性剂的合成

以脂肪醇和环氧氯丙烷为起始原料经中间体烷氧基缩水甘油醚合成烷氧基叔胺,最后由烷氧基叔胺与2-羟基-3-氯丙磺酸钠合成烷基醚类甜菜碱两性表面活性剂(Cn SZ)。通过测定产物熔点及红外表征确定产物结构。测定了产物水溶液的表面张力,且获得相应的cmc和γcmc。     

N,N′-双十二烷基乙二胺二乙酸钠的合成与性能评价

以乙二胺、氯乙酸钠和溴代十二烷为原料,碘化钾为催化剂,经烷基化和羧甲基化反应合成N,N′-双十二烷基乙二胺二乙酸钠表面活性剂,并对其结构进行了红外光谱和核磁共振表征。通过正交实验确定了反应的最佳工艺条件为:温度80℃,反应时间14h,n(中间产物)∶n(氯乙酸钠)=1∶4,催化剂用量1%,在此条件下,目标产物收率为64.95%。性能评价表明:N,N′-双十二烷基乙二胺二乙酸钠水溶液γcmc和cmc分别为24.6mN/m和0.04mmol/L;在油水比为1∶1时,0.04mmol/L乳状液乳化速率为7.99mL/min,20min达到析水平衡;与OP-10具有较好的复配协同效应,并具有较好的乳化性和润湿反转能力。     

高抗盐羟基磺基甜菜碱型表面活性剂的合成与性能

针对常规表面活性剂在化学驱和压裂中不抗盐的问题,以十四醇、环氧氯丙烷、N,N-二甲基乙醇胺和2-羟基-3-氯丙磺酸钠等为原料,通过两步醚化法和一步季胺化法合成了一种高抗盐性羟基磺基甜菜碱型表面活性剂[N-(6-十四烷氧基-5-羟基)-丙氧基乙基-N-二甲基-N-(2-羟基)丙磺酸钠]氯化铵。用红外光谱仪对化合物的结构进行了表征,研究了表面活性剂水溶液的表面活性。结果表明,所合成的表面活性剂具有优良的表面活性,25℃下的临界胶束浓度(cCMC)为6.4×10~(-4)mol/L、临界胶束浓度下的表面张力(γCMC)为32.2 m N/m、降低表面张力效率(pC20)为3.38、饱和吸附量(Γmax)为2.80×10~(-6)mol/m~2、最小吸附面积(Amin)为0.17 nm~2/分子。该表面活性剂亲水基团受高矿化度的影响较小,抗盐性较好,在NaCl、CaCl_2和MgCl_2质量浓度分别为2.8×10~5、2.0×10~4和2.0×10~4mg/L的溶液中均未出现沉淀。     

N,N′-二(β-十八酰氧基)乙基乙二胺二乙酸钠的合成及性能研究

用 N,N′-二羟乙基乙二胺、氯乙酸钠合成了 N,N′-二羟乙基乙二胺二乙酸钠(中间体),中间体再与硬脂酰氯反应制备了一种新型 Gemini 两性表面活性剂 N,N′-二(β-十八酰氧基)乙基乙二胺二乙酸钠。对产物合成条件进行了考察,优化的反应条件为:n(硬脂酰氯):n(中间体)=2.5,溶剂 V(水):V(氯仿)=1:2,pH=9.0～10.0,反应温度15～20℃,反应时间5 h。通过红外光谱和质谱分析确定了产物结构,并测试了产物的表面性能。结果表明,在25℃时,该产物的临界胶束浓度为0.24 mmol/L,临界胶束浓度下的表面张力为35.7 mN/m;即时泡沫高度为250 mm,5 min 后泡沫高度为220 mm;乳化时间为22.48 min(甲苯-水物系)和4.65 min(正己烷-水物系),亲水-亲油平衡值为5.4,等电点为 pH 3.3～6.5。     

腰果酚甜菜碱型表面活性剂的合成与性能评价

为获得性能优良的聚合物/表面活性剂二元复合驱油体系,以腰果酚、环氧氯丙烷为原料,四丁基溴化铵为催化剂合成了腰果酚甜菜碱型两性离子表面活性剂,用红外光谱对其结构进行了表征;将表面活性剂与聚丙烯酰胺复配,研究了表面活性剂与聚合物加量对油水界面张力及乳化性能的影响。研究结果表明,合成产物具有腰果酚甜菜碱型两性表面活性剂的结构特征,表面活性剂在低浓度（0.5～3.0 g/L）时的油水界面张力为10^-4～10^-3mN/m。二元复合驱油体系平衡界面张力随聚合物浓度的增加而增大,表面活性剂加量对二元体系平衡界面张力的影响较小,当表面活性剂质量浓度为0.3～0.8 g/L、聚合物质量浓度为0.5 g/L 时的平衡界面张力为10^-6～10^-5mN/m。二元体系乳化性能良好,随表面活性剂和聚合物浓度的增加,二元体系分水时间呈增长趋势（200～1000 s）。表面活性剂与聚合物复配使油水界面张力降低,乳状液稳定性提高。图9 参19     

烷基脒表面活性剂的合成及性能

合成了包含不同烷基(辛烷基、癸烷基、十二烷基)链和反离子(HCO₃^-,C₆H₅COO^-,CH₃COO^-,C₂H₅COO^-,C₃H₇COO^-)的烷基脒表面活性剂,并测定了这些烷基脒表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)及CMC下的表面张力(γ_cmc)。实验结果表明,烷基脒碳酸氢盐在去离子水中的CMC为0.6～21.7 mmol/L,此时γ_cmc可降至24.11～27.40 mN/m;反离子由碳酸氢盐变为羧酸盐,γ_cmc基本不变,但CMC显著降低;去离子水中加入0.5%～5.0%(w)的NaCl,对十二烷基脒丙酸盐的CMC与γ_cmc基本无影响。     

十二烷基二甲基氧化胺的合成及应用研究

采用正交试验法对十二烷基二甲基氧化胺的合成工艺条件进行了研究,获得了在催化剂存在下的最优合成条件。最优条件小试、中试及应用研究结果表明,氧化胺产率≥99％,游离胺≤0.5％,产品使用性能优良。     

N,N-二甲基十二烷基叔胺的合成工艺研究

考察了影响脂肪醇一步法催化胺化合成N,N-二甲基十二烷基叔胺的几个主要因素。试验结果表明,催化剂用量应为脂肪醇质量的1.5％～3.5％,较合适的反应温度为190～210℃,最好先低温后高温(190℃下反应2 h,210℃下反应3 h)。反应过程中氢气的分压不能太低,当氢气分压与二甲胺的体积流量相近时,对该反应有利。     

二羟基丙基二甲基十二烷基氯化铵的合成及性能

研究了利用 3氯 1 ,2丙二醇和二甲基十二烷基胺合成新型阳离子表面活性剂二羟基丙基二甲基十二烷基氯化铵的合成工艺 ,并研究了其溶液性能。     

N-十二烷基月桂酰胺基淀粉的合成与性能

在催化剂存在下 ,以淀粉为主要原料 ,经胺化和酰化两步反应合成了新型表面活性剂 N十二烷基月桂酰胺基淀粉 ,由正交试验确定的优化合成反应条件为 :n (淀粉 )∶ n (十二胺 )∶ n (月桂酸 ) =1∶ 1∶ 1 ,催化剂 HB 3的质量分数为 1 .5% ,催化剂 HB 4的质量分数为 0 .5% ,反应温度为 60℃ ,胺化反应时间为 4h,酰化反应时间为 2 h,酰化反应介质 p H值为 7。产物经性能测试和红外光谱表征。     

Gemini阳离子烷基糖苷表面活性剂的合成及性能

实验以非离子烷基糖苷(APG)制得的氯代糖苷与二乙胺反应生成糖苷基叔胺,然后再与1,2-二溴乙烷(EDB)进行季铵化反应而制得Gemini阳离子烷基糖苷表面活性剂.通过单因素实验和正交实验考察了反应的影响因素,确定Gemini阳离子烷基糖苷表面活性剂的优化工艺条件为:n(糖苷基叔胺)∶n(EDB)=2.2∶1,w(异丙...     

(2-十八酰氧基-3-氯丙基)十二烷基二甲基氯化铵的合成及性能

实验以十二烷基二甲基叔胺和环氧氯丙烷为原料,在酸性条件下合成中间体(2-羟基-3-氯丙基)十二烷基二甲基氯化铵,再与硬脂酰氯反应,生成(2-十八酰氧基-3-氯丙基)十二烷基二甲基氯化铵(HYFA)硬脂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂。在反应温度40℃,反应时间3 h的条件下,中间体的产率为80.21%;反应温度65℃,反应时间7 h,产物的产率为83.57%,krafft点<0℃。通过红外光谱与元素分析确证了产物结构。采用表面张力法和电导法测定了产物的临界胶束浓度cmc分别为8.91×10~(-4)mol/L和8.74×10~(-4)mol/L。     

新型松香基磺基甜菜碱两性表面活性剂的合成及其性能

以天然产物松香中的重要衍生物脱氢枞酸为原料,制得新型松香基磺基甜菜碱表面活性剂(DE-3-N-S)。利用1H NMR确定了结构,同时通过溶解度、表面张力和油水界面张力测试研究了它的水溶性、表面活性及降低油水界面张力的能力。实验结果表明,DE-3-N-S具有较强的聚集能力和界面吸附能力,溶解度、临界胶束浓度和最大吸附量分别为2.30 mmol/L,1.26 mmol/L,2.51μmol/m²。DE-3-N-S/重烷基苯磺酸钠混合体系与大庆三类油层原油(密度0.845 g/cm³)之间的油水界面张力最低可达0.000 3 mN/m。     

新型烷基苄基甜菜碱驱油剂的制备与性能评价

为获得耐盐性能良好的甜菜碱型两性表面活性剂,以十二烷基苯(直链)、多聚甲醛、二甲胺及3-氯-2-羟基丙磺酸钠为主要原料,通过氯甲基化反应、亲核取代及季铵化反应合成了烷基苄基甜菜碱驱油剂——N-十二烷基苄基-N,N-二甲基羟丙基磺基甜菜碱(DB-17)。用质谱及红外光谱对合成产物的结构进行了表征,测定了DB-17溶液与新疆原油的油水界面张力,并用岩心驱替实验装置评价了DB-17的驱油效果。结果表明,在N,N-二甲基羟丙基磺酸钠与十二烷基苄基氯的投料摩尔比为1.3∶1、反应温度为70℃、反应时间为6 h的条件下合成的DB-17的产率为90.3%。DB-17具有较强的界面活性。随DB-17浓度的增大,油水界面张力降低。DB-17质量浓度为250 mg/L时,可将油水界面张力降至1.3×10-3m N/m。DB-17的抗盐性较好,15 g/L NaCl溶液对DB-17与原油的界面张力影响较小。250 mg/L的DB-17可使高渗天然岩心在水驱基础上平均提高驱油效率14.7%,DB-17的驱油效果较好。图6表2参15     

一种压裂用黏弹性表面活性剂的合成及其应用性能研究

为降低压裂过程对地层的伤害,以芥酸为主要原料,合成了一种可生物降解的甜菜碱型黏弹性表面活性剂,并对其反应条件进行了优化。最佳合成工艺如下:酰胺化反应中芥酸与N,N-二甲基-1,3-丙二胺的摩尔比为1∶1.2,反应温度150℃,反应时间为12h;季铵化反应中环氧氯丙烷与Na2SO3以等摩尔量混合后与中间体反应,摩尔比为1.2∶1,反应温度80℃,反应时间为6h。最终产物为表面活性剂有效含量为65%的黏稠状物质。同时,利用红外光谱和1 H NMR对提纯后的表面活性剂结构进行表征。对黏弹性表面活性剂压裂液进行应用性能测试,结果表明,该体系在剪切速率170s1,温度高于80℃时,黏度仍大于25mPa.s,60℃剪切3600s后黏度仍大于85mPa.s,说明该体系具有良好的耐温抗剪切性和增稠性能。     

耐温抗盐改性甜菜碱表面活性剂MBS16 的合成及室内性能评价

为提高磺基甜菜碱表面活性剂在胜利油田高温高盐油藏的水溶性,在磺基甜菜碱分子中引入了羟基,采用“两步法”合成了具有高界面活性的驱油用表面活性剂—十六烷基羟基磺基甜菜碱（MBS16）,通过红外光谱、核磁共振光谱对该表面活性剂的结构进行了表征,利用界面张力仪和Ross-Miles 泡沫仪研究了其油水界面活性和泡沫性能,并在气测渗透率约为1500×10^-3 μm²的填砂管中进行了驱油实验。结果表明,合成的产物与所设计的目标分子结构相吻合,在胜利油田孤岛、孤东、胜坨的油水条件下,0.3% MBS16 溶液与原油间均能达到超低的界面张力,具有良好的耐温抗盐性;在0.15%聚合物（HPAM）溶液中加入0.3% MBS16 后体系的黏度略有增加;同等注入段塞（0.3 PV）条件下,在水驱采收率48.6%的基础上,0.3% MBS16+0.15% HPAM二元体系提高采收率（16.5%）较单一聚合物体系（0.15% HPAM）提高采收率（7.1%）增加9.4%。此外,MBS16 还具有很强的发泡能力,与阴-非表面活性剂B4的复配体系具有很好的稳泡性能。图4 表4 参10     

N,N,N',N'-四烯丙基乙二胺的合成与表征

实验以乙二胺、烯丙基氯和碱为原料,分二步合成了N,N,N′,N′-四烯丙基乙二胺(TAEDA).考察了乙二胺、烯丙基氯和碱的摩尔比、反应温度、反应时间和相转移催化剂用量等因素对TAEDA收率的影响.合成TAEDA较佳工艺条件为:第一步,n(乙二胺):n(烯丙基氯):n(碱) = 1:2.2:2.1,反应温度60 ℃,反应时间6 h.第二步,烯丙基氯和碱的用量与第一步相同,反应温度70 ℃,反应时间9 h,相转移催化剂的加入量为烯丙基氯质量的1.8%;反应后将所得水相和低沸点馏分返回参加下一轮反应,TAEDA收率由69.75%提高至79.29%.     

松香基磺酸盐Gemini表面活性剂的合成及性能

以脱氢枞胺、α,ω-二溴代烷和2-溴乙基磺酸钠为原料制备了4种松香基磺酸盐Gemini表面活性剂N,N′-二乙基磺酸钠-N,N′-二脱氢枞基-α,ω-二胺,用傅里叶变换红外光谱、核磁共振波谱对系列目标产物的结构进行了表征;研究了这4种表面活性剂的表面活性。实验结果表明,4种表面活性剂的水溶液的临界胶束浓度分别为0.32,0.29,0.18,0.13mmol/L,相应的临界表面张力分别为31.0,28.6,29.4,28.1mN/m;其水溶液在载玻片上的接触角小于十二烷基磺酸钠水溶液的接触角,证明这4种表面活性剂具有良好的润湿性能;表面活性剂的表面活性随分子结构中连接的亚甲基链长度的增加而增强。     

Extended表面活性剂的合成与性能

"Extended表面活性剂"是指在离子型表面活性剂中,特别是在阴离子型表面活性剂的疏水基与亲水离子头之间嵌入含聚氧丙烯链段的新型表面活性剂。结合文献报道和本课题组的前期研究成果,介绍了Extended表面活性剂的沿革与发展,着重从品种归属和合成反应两个方面进行总结,并预期了Extended表面活性剂在高温高盐油藏三次采油中良好的应用前景。指出进一步开发Extended表面活性剂的重点为:1)针对无碱驱油需要,合成抗高温高盐和耐水解的磺酸盐型Extended表面活性剂;2)开发磺基甜菜碱型Extended表面活性剂,预期将有更好的性能和用武之地;3)研究Extended表面活性剂与其他表面活性剂的复配,拓展其在三次采油及其他领域中的应用。