新型双子表面活性剂的合成及性能研究.pdf

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1、精细石油化工进展第l2卷第5期56ADVANCESINnNEPETROCHEMICALS新型双子表面活性剂的合成及性能研究朱春光，胡星琪(1．长城钻探工程院钻井液所，盘锦124010；2．西南石油大学化工院，成都610500)[摘要]以2，4一二异氰酸酯甲苯、，．7、r一二甲基乙醇胺、溴代烷等为原料合成了一种新的季铵盐型双子表面活性剂。考察了季铵盐型双子表面活性剂的表面活性，并与常用阳离子表面活性剂比较。结果表明，当溶液的表面张力达40mN／m最低值时，季铵盐型双子表面活性剂的临界胶束浓度比常用阳离子表面活性剂的临界胶束浓度低1个数量级，说明季铵盐型双子表面活性剂有较高的表面

2、活性，应用前景广阔。[关键词]双子表面活性剂表面张力合成临界胶束浓度双子表面活性剂因其具有特殊的分子结构而体。密封反应液，在70℃条件下反应7—8h，得表现出特殊的性质，如易吸附在气／液表面、易聚到的季铵盐产物为白色固体，产率可达100％，季集生成胶团、降低水溶液表面张力的效率相当突铵化反应见图1。出、具有很低的Kraft点(可使其应用温度明显降CH3一一C2H4OH+RBr皤C21-14OHBr—低)等。因而，近年来成为国际上研究最多、最热cRc／Is的表面活性剂之一¨。图1季铵化反应式与普通表面活性剂相比，双子表面活性剂具有很低的临界胶束浓度(CMC)值和很高的界面1．2

3、．2季铵盐型双子表面活性剂的合成活性，这两大特性是目前三次采油中驱油用的任将制得的季铵盐磨成粉末，准确称取适量的产品，加人适量的丙酮做溶剂，在不断搅拌条件何一种表面活性剂所无法比拟的，因此，双子表面下，滴JJll／2原季铵盐阳离子单体摩尔量的2，4一活性剂在三次采油领域具有很大的应用潜力。二异氰酸酯甲苯(TDI)，在35℃左右不断搅拌条1季铵盐型双子表面活性剂的合成件下，反应5—6h，氨酯化反应见图2。1．1合成方法根据原料的分子结构特点，有两种合成方法∞．4J：一种是使2，4一二异氰酸酯甲苯(TDI)与2CH3—C2H4OHBr_+N=一C·一O／＼一‘Ⅳ，Ⅳ一二甲基乙醇胺

4、(DMEA)发生氨酯化反应生RCH3成中间产物，再与溴代烷发生季铵化反应，生成季NiC=一O铵盐型双子表面活性剂；另一种是Ⅳ，Ⅳ一二甲基乙醇胺(DMEA)先与溴代烷发生季铵化反应生成lClH3NH-C—O—C2H4一NLCH3Br-中间产物，再与2，4一二异氰酸酯甲苯(TDI)发生氨酯化反应，生成季铵盐型双子表面活性剂。cH，I由于季铵化反应相对不容易进行，因此本实—O—C2H4一N—CH3Br-验先进行季铵化反应，再与TDI进行氨酯化反应。I1．2合成步骤图2氨酯化反应式1．2．1季铵盐产品的合成在烘干的磨口三颈瓶中加人准确量取的Ⅳ，Ⅳ一二甲基乙醇胺(DMEA)，然后加人等

5、摩尔量收稿Et期：2011-03—17。作者简介：朱春光，助理工程师，2007年毕业于西南石油大的溴代烷，搅拌均匀，此时溶液为均一的透明液学，主要从事钻井液设计、研究与应用工作。2011年5月朱春光等．新型双子表面活性剂的合成及性能研究57由于异氰酸酯极易与含活泼氢的物质(如液膜法测定其表面张力，考察十四／十六烷基三甲醇、水、氨等)反应，所以应仔细除去反应器中的基溴化铵浓度对表面张力的影响，结果见图4。水分以消除副反应，减少TDI的损耗。合成中氨酯化反应是放热反应，为确保反应温度不至于太高，应在室温下反应，稍后可适当加热。阜将丙酮除去，放人烘箱中干燥，得到浅黄色固Z{体，即为

6、季铵盐型双子表面活性剂产品。旧2季铵盐型双子表面活性剂的表面活性2．1双子表面活性剂表面活性准确称取适量季铵盐双子表面活性剂产品，配制成一系列不同浓度的稀溶液，在25℃下，参照ISO034—1985拉起圆环液膜法测定其表面张图4十四／十六烷基三甲基溴化铵浓度力，考察双子表面活性剂浓度对表面张力的影响，对表面张力的影响结果见图3。从图4可以看出，要使常用阳离子表面活性剂表面张力降低到40mN／m左右时，常用阳离子表面活性剂的临界胶束浓度一般为10一mol／L，阜随着碳链的增长，临界胶束浓度降低。十四烷基Z昌三甲基溴化铵的临界胶束浓度约为1．0×10mol／L，十六烷基三甲基溴化

7、铵的临界胶束浓度约喧为0．8×10一mol／L。比较结果表明，季铵盐型双子表面活性剂的临界胶束浓度比常用阳离子表面活性剂低1个数量级。表面活性剂浓度×104／tool·L-13结论图3双子表面活性剂浓度对表面张力的影响(1)由Ⅳ，Ⅳ一二甲基乙醇铵与溴代烷反应，生成季铵盐中间产品，再由季铵盐与2，4一二异由图3可以看出，双子表面活性剂具有较高氰酸酯甲苯(TDI)反应可生成季铵盐型双子表面的表面活性和较低的临界胶束浓度，其中l2一活性剂。Gemini浓度在0．68×10mol／L时，曲线突变，之(2)当溶液