[发明专利]一种低聚阳离子表面活性剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低聚阳离子表面活性剂的制备方法，属于化工技术领域。

背景技术

低聚表面活性剂(oligomeric surfactants)，是将两个或两个以上的两亲成分，在其头基或靠近头基处由联接基团通过化学键连接在一起而形成的一类新型表面活性剂，如果其亲水基为季铵盐时，则为低聚阳离子表面活性剂。与传统的表面活性剂相比，它具有极高的表面活性，很低的克拉夫特(Kraft)点和很好的水溶性，有些还具有与高分子表面活性剂相媲美的增稠性。低聚表面活性剂在分子量上通常介于传统表面活性剂与高分子表面活性剂之间，它的出现搭起了两者之间的桥梁，被誉为新一代表面活性剂，最有可能成为21世纪广泛应用的一类表面活性剂。但是常规的方法需要繁琐的步骤，不能用于大量生产，并且需要用到许多有机溶剂，对环境不友好。

近年出现的低聚阳离子表面活性剂受到了国内外学者的广泛关注。低聚表面活性剂的独特优良性能使其在纺织、生物及材料领域具有十分广阔的应用前景。

特别是三次采油领域，原油是重要的战略资源，如何提高采油率是一项重要的研究工作。表面活性剂驱和三元复合驱是三次强化采油的主要技术，其中三元复合驱中表面活性剂亦扮演着重要角色。用于三次采油的表面活性剂必须满足以下条件：能使油水界面张力降至5×10N/m以下，水溶性好，在岩石表面吸附量低，形成的胶束增溶油量大，与其他驱油助剂配伍性好，耐温抗盐，成本低。而现有的传统表面活性剂和高分子表面活性剂均存在吸附严重、耐温抗盐性差、成本较高等问题。

现有的研究表明，低聚表面活性剂除成本尚需降低外，在其他方面均表现出比传统表面活性剂更优良的性能：1，高表面活性使其在较小的浓度下即可达到超低界面张力，从而可以更大幅度提高驱油效率。2，具有更好的水溶性，可以提高工作效率，改善采油效果。3，比相应的传统表面活性剂在岩石表面吸附量更低，吸附造成的损失较少，将会很好地提高经济效益。4，增溶性更强，则增溶相同量原油所需的低聚表面活性剂浓度将比传统表面活性剂低很多，这对于微乳液驱油技术具有潜在的意义。5，与其他驱油助剂配伍性更好。目前，

低聚表面活性剂与传统的表面活性剂复配体系研究较多，都表现出良好的协同效应。这是降低低聚表面活性剂实际应用成本的一条有效途径。6，耐温性较好。有些低聚表面活性剂在高温下相当稳定，有利于其在高温油藏开采中的应用。7，抗盐性得以提高。高含盐油藏的有效开采亦是当今油田化学家正在苦苦探索的重大课题。8，低聚表面活性剂溶液在一定浓度下具有较大粘度并表现出一定的粘弹性。这种溶液具有剪切稀释特性，高剪切下粘度低，易泵注，在地层深处低流速下粘弹性恢复，有利于扩大驱油波及体积，提高采油率。

目前低聚阳离子表面活性剂的合成方法大致分为两类：(1)一步法：日本Yoshimura小组以N，N，N’，N”，N”-五甲基二乙烯三胺及相应的溴代烷为起始原料一步合成了m-2-m-2-m·3Br(m＝8，10，12)，该方法操作简单，纯化方便，但是该应周期长(10天以上)，原料价格昂贵，而且收率较低，只有10—20％。

(2)多步法：Zana小组在合成12-3-12-3-12·3Br时，采用了多步法，他们以氯丙醇和甲胺为初始原料，经过四步得到目标产物。跟Yoshimura小组采用的一步法比较，该方法原料价格相对便宜，收率较高达到84％，但该法也有操作繁琐，反应周期长，纯化困难等不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种低聚阳离子表面活性剂的制备方法，本方法利用原子转移自由基聚合方法(ATRP)的特点，用引发剂和催化剂配体相互作用使既带有双键又带有两亲结构的单体聚合，并可以精确的控制聚合物的结构、分子量和多分散性。此法克服了常规方法(一步法和多步法)的繁琐步骤、反应周期长、收率低等缺点。利用ATRP的特点，合成出聚合度在10左右的阳离子低聚表面活性剂。

在达到上述目的中，根据本发明提供一种制备低聚表面活性剂的方法，此法包括一种低聚阳离子表面活性剂的制备方法，其特征是，它包括如下步骤：

(A)将既带有双键又带有两亲结构的丙烯酸酯类单体溶解在水和醇的混合溶液中；

(B)将上述溶液通氮气除去氧气，加入引发剂、催化剂及其配体；

(C)在氮气保护下于室温条件下反应。

通入氮气是为了除去氧气，通入氮气的方法包括将氮气充入反应器和将氮气导入反应液(即通常所说的鼓泡)，以达到较好的除氧目的。

本发明中所称引发剂为可以产生碳自由基的有机卤化物。它包括

(a)卤代烷类