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双醚键合型阴非离子表面活性剂的合成优化、结构表征与构效关系
来源: 《应用化工》 浏览 354 次 发布时间:2026-06-01
摘要:基于阴-非离子表面活性剂在结构和性能上的优势,设计并研发了一种双阴非表面活性剂。以环氧十二烷、乙二胺、环氧乙烷、环氧丙烷和氯乙酸钠为主要原料,合成了双阴非表面活性剂(G12-1),优化了聚合参数,并利用红外光谱、元素分析等手段表征了其分子结构。评价了其水溶液的耐温抗盐性能,探讨了分子结构对表面活性的影响,并系统评价了G12-1的乳化性能。结果表明,此类表面活性剂耐盐性可达13×10? mg/L,耐温性达150℃,最低表面张力为26.5 mN/m,乳化性能优异,满足高温高盐油藏驱油剂的要求。
1 实验部分
1.1 材料与仪器
1,2-环氧辛烷、1,2-环氧十二烷、1,2-环氧十六烷、乙二胺、氢氧化钾、氢氧化钠、硫酸镁、氯乙酸,均为分析纯;环氧乙烷(贰翱)、环氧丙烷(笔翱),均为工业级;胜利油田某区块原油。
顿别濒迟补-8全自动高通量表面张力仪;NICOLET MX-1E红外光谱仪;CARLO ERBA 1106型元素分析仪;Cahn TherMax 700热重分析仪。
1.2 合成方法
1.2.1 起始剂的制备
在通氮气保护下,向装有搅拌器和温度计的100 mL干燥四口烧瓶中加入0.12 mol乙二胺及少量氢氧化钾。于75~80℃下,缓慢滴加0.25 mol 1,2-环氧十二烷。滴加完毕后,于相同温度下继续反应4~6 h。反应结束后,将产物转移至分液漏斗,加入30 g去离子水,充分混合,于70~80℃烘箱中恒温3~4 h后分液,弃去水层。向油层中加入约5 g无水MgSO?至油层澄清,再恒温0.5~1 h,过滤得到起始剂。合成路线如图1所示。
1.2.2 中间体的制备
向0.5 L高压釜中加入20 g上述起始剂和一定量的KOH粉末,升温至100℃搅拌溶解。密闭反应釜,用N?置换空气3次。升温至140℃,通入PO至釜内压力为0.35~0.40 MPa,控制反应温度在140~170℃,维持压力在0.1~0.35 MPa反应。待PO加至理论量82 g后,停止进料,继续反应至压力不再下降。降温至120℃,通入EO至釜内压力为0.35~0.40 MPa,控制温度在120~150℃,维持压力在0.1~0.35 MPa反应。待EO加至理论量41.5 g后,停止进料,出料,称重,得到中间体。合成路线如图2所示。
1.2.3 双阴非表面活性剂(G12-1)的制备
在装有搅拌器、温度计和冷凝回流装置的四口烧瓶中,按n(中间体):n(NaOH)=1:3的摩尔比,加入中间体和NaOH粉末。升温至110℃并抽真空,在此温度下反应2 h。然后降温至60℃,加入n(中间体):n(ClCH?COONa)=1:3的氯乙酸钠粉末,升温至90℃反应4 h,得到粗产物。将粗产物溶于无水乙醇,加热至60℃后抽滤,滤液经减压蒸馏除去溶剂,得到淡黄色膏状产物,即双十二烷基胺醚乙酸钠,命名为G12-1。合成路线如图3所示。
参照上述方法,使用1,2-环氧辛烷、1,2-环氧十二烷和1,2-环氧十六烷与不同比例的笔翱、贰翱合成了系列双阴非表面活性剂。
采用红外光谱仪、元素分析仪和热重分析仪对产物进行结构表征。
1.3 中间体羟值的测定
中间体分子末端含有聚醚羟基,通过测定其羟值来表征聚合转化率。
1.4 表面张力的测定
用蒸馏水配制不同浓度的表面活性剂溶液,采用视频旋转滴张力仪在(25.0±0.1)℃下测定溶液与空气间的表面张力。
1.5 耐温耐盐性能测定
1.5.1 耐温性能
用蒸馏水配制不同浓度的表面活性剂溶液,于150℃下老化48 h后,在(25.0±0.1)℃下测定其表面张力。
1.5.2 耐盐性能
配制矿化度分别为0、8×10?、10×10?、11×10?、13×10? mg/L的标准盐水,再用这些盐水配制0.1%的G12-1溶液,在(25.0±0.1)℃下测定表面张力。
1.6 乳化性能测定
在具塞试管中,加入一定量的胜利原油和一定体积的G12-1溶液,手动上下剧烈振荡2 min,然后斡旋2 min,形成原油乳化液。将乳化液在不同条件下静置24 h后,测量乳化层高度,按公式(1)计算乳化指数(EI??)。
EI?? = (乳化层体积 / 乳化液总体积) × 100% (1)
2 结果与讨论
2.1 聚合条件优化
2.1.1 催化剂用量的影响
在n(起始剂):n(PO):n(EO)=1:15:10,聚合时间20 h的条件下,催化剂KOH用量对中间体羟值的影响如图4所示。随着KOH质量分数的增加,中间体羟值逐渐降低,表明分子量逐渐增大。当KOH质量分数为1.5%时,中间体分子量达到最大。因此,适宜的KOH用量为1.5%。





