阳离子双子表面活性剂的合成及乳化性能研究

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1、阳离子双子表面活性剂的合成及乳化性能研究”唐善法胡望水苏小红许泽勇柯杰(长江大学江汉石油学院石油工程系，湖北荆州市，434023)摘要：采用N，N，N’，N’一四甲基乙二胺与溴代十四烷反应制备了N，N’一般-(-I-四烷基二甲基)一1、2一二溴化一乙二铵盐阳离子双子表面活性剂，并用红外光谱和核磁共振谱验证了其结构；较系统地研究了其对油水乳化性能的影响。双子表面活性剂可认为是两个传统表面活性剂分子通过特殊连接基团以化学键方式连接而成的一种新型表面活性剂；可分为阳离子、阴离子、非离子和两性离子等类型m“。1974年，戴尼格(Deinega)首次成

2、功合成了双子表面活性剂；随后，日本的欧卡汉日(Okahara)以及美国的FM门格(Menger)、C．A李涛(Littau)等电系统地合成了双子表面活性剂，并确定了它们的基本性质；将其命名为Gemini型表面活性剂(双子表面活性剂)，又称孪联表面活性剂、二聚表面活性剂等。被认为是21世纪最有发展前途和最有广泛应用前景的新一代表面活性剂”“』。Gemini表面活性剂因其特有的双疏水长链和双亲水链构型，与普通表面活性剂相比，呈现出了许多独特的性能”1：(1)、容易吸附于两相界面，而且形态多样，其溶液界面活性高。(2)、极易聚集形成胶团，临界胶束浓

3、度(CIVIC)低；较传统表面活性剂低2—3个数量级，使用浓度可大大降低。(3)、具有很低的Krafh点，水溶性好；其水溶性随亲水基的类别和含量而变化。(4)、增溶性好，对有机物质的增溶能力随烷基疏水长链的增大而增大(以阳离子Gemini为例)。(5)、与其它常规表面活性剂协同效应强。(6)、具有独特的流变性和粘弹性；1％时，即可生成巨大的线形胶团，具有明显的粘弹特性。从而使双子表面活性剂在油田开发中具有巨大的潜在应用前景“1。如其与三次采油用表面活性剂复配，则可大大降低表面活性剂用量，有效改善驱油体系同地层水、原油或岩石表面的作用性能；利用

4、其高的界面活性，则可使聚合物驱后残余油得到有效的开采；而其低浓度下高的界面活性、独特流变性与粘弹性，则可大大简化驱油体系的配方构成，具有调和驱的双重作用效果，克服三采过程中存在的种种弊端，扩大其油藏应用范围，大大提高其投入产出比。但迄今为止，尚未见相应的应用研究报道。据此，笔者合成了N，N’一双(十四烷基二甲基)一1、2一二溴化一乙二铵盐阳离子双子表面活性剂一C14—2—14，在验证其分子结构的基础上，就其对油水界面活性的影响进行了较系统的研究。l实验部分1．1实验试剂硝基烷烃、溴代十四烷、四甲基乙二胺、无水乙醇、乙醚、十二烷基苯磺酸钠、十六

5、烷基三甲基氯化铵；均为分析纯试剂。l2合成实验采用N，N，N’，N’一四甲基胺基烷烃与溴代烷反应的制备阳离子双子表面活性剂～C14—2—14，反应式如下：N(CH3)2一CH2一CHz—N(CHs)2+2C14H27Br叶[c14H凹一N(CHs)2一C}b—C}{2一N(CH3)2一C14H27]”2Br一实验步骤为：将量比为l：2的N，N，N’，N’一四甲基乙二胺和溴代十四烷加人到定量的硝基烷烃溶剂中，在50℃恒温反应1—2天，将过滤产物用无水乙醇溶解，再用乙醚重结晶，干燥后即得产物。I．3结构分析将反应所得提纯产物，用美国Nicolet

6、公司170SXFT—IR型红外光谱分析仪进行分子结构认证(KBr压片法)。在核磁共振仪上以重水作标准物进行产物核磁共振谱测试。一】一l4乳化性能测定取定量比(1：1)的脱水原油(胜利油田河11块原油)、双子表面活性剂溶液于50ml的带塞量筒，水浴加热至50'C；观察有无自发乳化现象。若无，则将油水混合物振摇50次，观察不同时间段油水乳化或分层现象；并记录油水的体积或高度的变化情况。2实验结果与讨论21合成产物的分子结构合成产物的红外光谱图见图1。昌荨i善蓦寸i=；委，三嚣圉IN,N-一双(}·匹婉基二甲基)一1、2-二浪化一己二铵盐的红外光普

7、谱图由图1可知，产物的红外光谱图与典型的季铵盐表面活性剂光谱相似；其中：2920、2850cm“为烷基的c—H伸缩振动吸收峰；1468cm“为烷基的C—H的弯曲振动吸收；723cm。为一(CH2)。一(n>4)的特征吸收峰；924cm。为C—N的特征吸收峰；而无其它任何特征吸收峰。图2蕊JIi．出I㈡^n儿^^』112il1098765432】一0ppm赢西币百门东耐圈2N．Ⅳ。一双r十四烷基二甲基卜{2--"演化一乙二铵盐的核磁共振谮酗从图2可看出，在酣．6处出现一N+一C坞一cH2一N+一信号；在潞．5处出现一N+一CH3信号；在818和

8、潞．7处分别出现一N+～C一(弛一信号和一N+一CH2一C一信号；81．25处出现烃链一CH2一信号以及609处出现长链烷烃的链端一C～CH3信号等。因此结合红外光