芥酸酰胺丙基羟基磺基甜菜碱的合成及性能研究

以芥酸和N,N-二甲基-1,3-丙二胺为原料经缩合反应生成芥酸酰胺丙基二甲基胺,再与亚硫酸氢钠和环氧氯丙烷反应生成的3-氯-2-羟基丙磺酸钠进行季铵化反应,合成出芥酸酰胺丙基羟基磺基甜菜碱。研究了合成的优化工艺条件,用红外光谱法对产品进行表征,并对其性能进行了评价。结果表明,缩合反应的优化工艺条件为:n(芥酸)∶n(N,N-二甲基-1,3-丙二胺)=1∶1.1,反应温度为160℃,反应时间为10 h,催化剂用量为1.5%,此条件下产率为82.7%;季铵化反应的优化工艺条件为:n(芥酸酰胺丙基二甲基胺)∶n(3-氯-2-羟基丙磺酸钠)=1∶1.1,反应温度为85℃,反应时间为8 h,此条件下产率为88.1%。产物溶液的cmc为1.78×10-5mol·L-1,30℃时γcmc为40.1 mN·m-1,60℃时γcmc为30.6 mN·m-1;对Ca2+的容忍度达8 g·L-1;质量分数为2%时溶液表观黏度可达204 mPa·s。     

双酰胺型磺基甜菜碱表面活性剂的合成与性能

以辛酸、N,N-二（3-氨丙基）-甲胺和1,3-丙烷磺内酯为主要原料,通过两步反应设计了一种新型双酰胺型磺基甜菜碱表面活性剂。采用红外光谱、质谱、核磁等方法确证产物结构,并对双八酰胺磺基甜菜碱的表面化学眭能、应用性能进行了研究。结果表明,该产品具有较高的表面活性,25±0．2℃时临界胶束浓度cmc为1．02×10^-3mol·L^-1,1cmc为30．13mN·m^-1,且具有良好的润湿洼、抗硬水性以及钙皂分散性。     

脂肪酰胺丙基磷酸酯甜菜碱的合成和性能研究

以三种脂肪酸酰胺基丙基叔胺和2-羟基-3-氯丙基磷酸酯钠为原料,通过不同的实验方法,合成了三种脂肪酰胺丙基磷酸酯甜菜碱(简称C_n-APA,n=12,14或16),结果表明加压反应的产率高达95%,相比于常压反应,加压反应能极大地缩短反应时间,提高反应产率,产物结构通过红外图谱和质谱表征。研究了三种产物的表面活性、去污性能、泡沫性能、乳化性能以及抗静电性能。结果表明C_(12)-APA,C_(14)-APA和C_(16)-APA的cmc分别为5.1×10~(-4),3.4×10~(-4)和8.2×10~(-5) mol/L,产物拥有良好的发泡稳泡性、乳化性能,对皮脂的去污力良好,且具有优良的抗静电性能。     

新型磺基甜菜碱的合成与性能

以壬基酚、环氧氯丙烷、二甲胺及2-羟基-3-氯丙磺酸钠为主要原料合成两性表面活性剂N,N-二甲基-N-(2-羟基-3-对壬基苯氧基）丙铵基(2-羟基）丙磺基甜菜碱。通过正交试验设计优化了中间体壬基酚环氧丙基醚的合成工艺条件,并通过红外光谱对目标产物进行结构表征。采用滴体积法确定了该表面活性剂的临界胶束浓度(cmc）和临界胶束浓度下的表面张力(γ_cmc）,其值分别为9.12×10^-4 mol/L和27.87 mN/m。并考察了45 ℃下该表面活性剂的乳化性能。     

新型烷氧化磺基甜菜碱两性表面活性剂的合成（二）

合成了一种新型烷氧基化磺基甜菜碱两性表面活性剂，性能试验表明，该物质具有极强的钙皂分散力、抗硬水能力和较好的水溶性。     

新型磺基甜菜碱与聚丙烯酰胺作用的研究

合成了一种耐温抗盐表面活性剂,通过红外光谱分析了该表面活性剂的结构。将其与2500万分子量聚丙烯酰胺进行复配,考察了复配体系的表面、界面性能。研究结果表明：所合成的产物为目标产物;磺基甜菜碱表面活性剂的临界胶束浓度（cmc）为2．19×10^-3mol／L,临界胶束浓度下的表面张力（γcmc）为25．51mN／m;加入聚合物后临界胶束浓度变为4．09×10^-3mol／L,γcmc变为26．65mN／m;表面活性剂质量浓度在0．8—1．5g/L,可使胜利原油油水间的界面张力达到超低数量级（10^-3mN／m）;聚合物的加入有利于乳状液的形成。     

双十四烷基双磺基甜菜碱表面活性剂合成

磺基甜菜碱分子结构中具有强酸根基团,是典型阴离子性和阳离子性极性集于一身季胺内盐型两性表面活性剂。磺基甜菜碱具有耐酸碱、钙皂分散性强、毒性低,化学稳定性好等优点;因而日益受到人们的重视,在日用化工及其它行业中的应用前景看好。本文主要介绍一种新型表面活性剂—双十四烷基双磺基甜菜碱的合成工艺条件。考察反应时间、温度等工艺条件对反应产物收率的影响。并通过红外光谱图验证了产物结构。通过优化工艺条件,在125℃反应16h甜菜碱的收率达到95.8%。     

多功能两性表面活性剂椰油酰胺丙基甜菜碱

概述了国内外多功能两性表面活性剂椰油酰胺丙基甜菜碱的制备与性能。详细分析了椰油酰胺丙基甜菜碱的结构特性,系统地介绍了其反应原理和制备工艺。提出了提高产品质量和收率的可行性方案,对其水溶、去污、发泡、增稠、调理以及温和等突出性能作了介绍,并举例进行应用方面的讨论。     

Progress in research of sulfobetaine surfactants used in tertiary oil recovery

The synthesis of sulfobetaine surfactants and their application in tertiary oil recovery (TOR) are summarized in this paper. The synthesis of sulfobetaine surfactants was classified into three categories of single hydrophobic chain sulfobetaine surfactants, double hydrophobic chain sulfobetaine surfactants and Gemini sulfobetaine surfactants for review. Their application in TOR was classified into surfactant flooding, microemulsion flooding, surfactant/polymer (SP) flooding and foam flooding for review. The sulfonated betaine surfactants have good temperature resistance and salt tolerance, low critical micelle concentration (cmc) and surface tension corresponding to critical micelle concentration (γ_cmc), good foaming properties and wettability, low absorption, ultralow interfacial tension of oil/water, and excellent compatibility with other surfactants and polymers. Sulfobetaine surfactants with ethoxyl structures, hydroxyl and unsaturated bonds, and Gemini sulfobetaine surfactants will become an important direction for tertiary oil recovery because they have better interfacial activity in high-temperature (≥90°C) and high-salinity (≥10⁴ mg/L) reservoirs. Some problems existing in the synthesis and practical application were also reviewed.     

磺基甜菜碱Gemini表面活性剂的合成与应用性能

为了改善储层的非均质性差异,有效提高碳酸盐储层的酸化解堵效果,以长链烷基二甲基叔胺、3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠和1,4-二溴丁烷为原料,通过两步反应合成了一系列磺基甜菜碱双子表面活性剂（2C _n -SGS,其中n为疏水链中碳原子数,n=12,14,16,18）自转向酸主剂。以2C16-SGS为例,采用FTIR对中间产物（C₁₆-SGS）及2C_16-SGS的结构进行表征。通过表面张力法测定2C _n -SGS的表面活性,结果表明,2C _n -SGS具有良好的表面活性,随着疏水链的增长,2C _n -SGS的CMC和表面张力均减小,且胶束化能力增强。可用于黏弹性表面活性剂自转向酸酸化技术,具有良好的转向分流能力,优选配方为4% 2C₁₆-SGS+20%盐酸+20%Ca²⁺,而且高黏胶束遇煤油等烃类能够自动破胶降黏,易返排对地层无伤害。     

羟磺基甜菜碱的界面性能研究

研究了羟磺基甜菜碱表面活性剂溶液与正构烷烃以及与沙特原油间的界面张力,系统考察了羟磺基甜菜碱的耐温性、耐盐性和稳定性。实验结果表明,羟磺基甜菜碱的等效烷烃碳数为12;随着NaCl质量分数的增加,羟磺基甜菜碱溶液与正构十二烷间的界面张力先下降再升高,并在NaCl质量分数为5%～7%时,体系能够达到超低界面张力;与沙特油田原油间的测试结果表明,质量分数为0.1%的羟磺基甜菜碱溶液在30～90℃和NaCl质量分数为2%～10%时均能达到超低界面张力,具有较高的界面活性,且在180 d内界面张力能够保持超低,稳定性良好。     

含多官能团Gemini表面活性剂的合成及性能

以氯乙酰氯、间苯二甲酰氯、长链伯胺（碳链长度为8、12、14和16）和N,N-二甲基乙醇胺为原料合成了一系列含多官能团Gemini阳离子表面活性剂目标产物（I₈、I₁₂、I₁₄和I₁₆）。采用红外光谱和核磁氢谱对产物进行了结构表征。通过电导率法测量目标产物在不同温度下的临界胶束浓度（CMC）,并计算出胶束的热力学参数（、、）;在298.15K条件下,通过表面张力法测定目标产物的表面张力（γ_CMC）,并探讨了目标产物的泡沫性能和乳化性能。结果表明：目标产物有较低的临界胶束浓度值（CMC）,在298.15K条件下,最低CMC达到0.05mmol/L;I₁₆的γ_CMC最低为36.14mN/m;泡沫性和乳化性测试结果表明,在298.15K条件下,I₈的起泡能力最好,I₁₂和I₁₄的稳泡性最好,均达到100%;目标产物对苯和二甲苯具有很好的乳化性能,其中I₁₂对二甲苯的乳化性能最好,乳化时间为900s,I₁₆对苯的乳化性能最好,乳化时间为629s。     

N,N’-双棕榈酰基对苯二胺二乙基磺酸钠的合成及性能研究

以对苯二胺、棕榈酰氯、2-氯乙基磺酸钠为主要原料,经取代和酰化等反应合成了一种磺酸盐型双子表面活性剂——N,N'-双棕榈酰基对苯二胺二乙基磺酸钠(DS16-P-16),用FTIR、~1HNMR对中间体和目标产物进行了结构表征,并测定了其水溶性、表&界面活性、泡沫性能和乳化性能。结果表明:在25℃时,DS16-P-16的临界胶束浓度(CMC为5.01×10~(-4) mol/L)是传统表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的6.26%,pC20(水的表面张力降低20 mN/m时所需溶液浓度的负对数)为3.61,表现出更好的降低水表面张力的效率;随着温度和溶液浓度的增大,DS16-P-16溶液与吉林油田原油的界面张力逐渐降低,且均低于1×10~(-2) mN/m,在45℃下,质量分数为0.5%的该溶液可将油水界面张力降低至1.46×10~(-2) mN/m;在质量分数为0.1%时,DS16-P-16溶液的初始起泡高度为28 cm,稳泡率可达93%,乳状液稳定时间为437 s。相同条件下,质量分数为0.1%的十二烷基硫酸钠的初始起泡高度为15 cm,稳泡率为60%,乳化时间为128 s。     

DYSB两性双子表面活性剂的合成与性能测定

以无水对氨基苯磺酸、1,4-二溴正丁烷、溴代十二烷、溴乙烷为主要原料,由氨的烷基化和季铵化反应合成了丁撑-双(乙基十二烷基对磺酸苯基)溴化铵(DYSB),属于磺基甜菜碱两性双子表面活性剂,其水溶液在25℃时的表面活性数据为:cmc=5.0×10-4mol/L,γcmc=25.8 mN/m。研究了无机阳离子和无机阴离子作为反离子对目标产物水溶液表面活性的影响,随着无机盐(NaCl、MgCl2、Na2SO4)浓度的增大,DYSB水溶液表面张力逐渐减小,最终趋于一定值,并且阴离子型反离子对目标产物表面活性的影响比阳离子型反离子的大。     

耐温抗盐表面活性剂溶液与原油的界面张力

研究了二甘醇双(α-磺酸钠)烷基羧酸酯(DMES-n)、十二烷基二甲基胺乙内酯(BS-12)两类表面活性剂与原油的界面张力,并考察了表面活性剂的耐温抗盐性。实验结果表明,DMES-n能将油水界面张力降低至10-2mN/m数量级,但是抗盐性不如BS-12;将两者复配后,在NaCl浓度为30 000～100 000 mg/L、MgCl2和CaCl2浓度为10 000 mg/L的条件下,DMES-14/BS-12和DMES-16/BS-12复配体系都能将油水界面张力降低至10-3mN/m数量级,表明复配体系既具有更好的降低界面张力的能力,同时还具有良好的抗高盐、高钙镁性能以及良好的耐温性。     

N-烷基苯并咪唑阳离子表面活性剂的合成及性能

以苯并咪唑、不同链长的卤代烷烃、硫酸二甲酯为原料,合成了几种烷基苯并咪唑阳离子表面活性剂。通过IR1、HNMR对产物结构进行表征,测定了所得产物的表面活性和发泡性能,并计算出产物的饱和吸附量及饱和吸附面积。结果表明,合成的N-辛基、癸基、十二烷基、十四烷基苯并咪唑阳离子表面活性剂的最低表面张力随烷基链增长而降低,但N-十六烷基苯并咪唑阳离子表面活性剂的最低表面张力却高于十四烷基苯并咪唑阳离子表面活性剂;合成的表面活性剂中,十二烷基苯并咪唑阳离子表面活性剂的发泡性能较佳,但所有的表面活性剂的泡沫稳定性均较差。     

嵌段共聚物聚乙二醇/丁二酸/二胺的合成与性能

以聚乙二醇、丁二酸酐、N-羟基丁二酰亚胺、己二胺和对苯二胺为原料,合成了6种非离子型高分子表面活性剂.采用兀FTIR对目标产物进行了结构表征,利用乌氏黏度计确定了它们的特性黏度,考察了25℃时该6种表面活性剂的表面活性及它们的浊点、乳化力、发泡力和泡沫稳定性等.结果表明,该类高分子表面活性剂具有较好的表面活性,临界胶束浓度(cmc)介于0.37 g/L～5.43 g/L,cmc下的表面张力(γcmc)为37.68 mN/m～47.71 mN/m;该类产品的特性黏度介于6.2 mL/g～48.4 mL/g;浊点为67.4℃～89.6℃;乳化力为52 s～207 s;具有较好的泡沫稳定性.     

m-n-m型Gemini季铵盐表面活性剂的合成及性能研究

以N,N-二甲基十四胺和1,8-二溴辛烷反应生成了14-8-14型Gemini季铵盐表面活性剂,通过单因素试验优化了反应条件,确定较佳合成条件为:N,N-二甲基胺的用量为5 mmol,N,N-二甲基胺与二溴烷烃的摩尔比为2.2:1,溶剂乙腈用量为10 mL,反应温度为80℃,反应时间为24 h,在此条件下合成了24种m-n-m型Gemini季铵盐表面活性剂,大部分反应的收率大于80%。采用吊环法对产物的表面张力进行了测定,分别研究了疏水烷基链、连接基对Gemini季铵盐表面活性剂表面活性的影响,研究发现,当连接基n相同时,随着疏水烷基链的增长(m10时),Gemini季铵盐表面活性剂的表面张力呈现先减小后增大的趋势,14-n-14型Gemini季铵盐表面活性剂呈现出最好的表面活性;当疏水烷基链m=14时,随着连接基n的增大,Gemini季铵盐表面活性剂的表面张力呈现先增大后减小的趋势。