[发明专利]一种疏水缔合阳离子黄原胶的制备方法

说明书

本发明涉及一种疏水缔合阳离子黄原胶的制备方法。该方法包括，首先用N,N‑二甲基十二胺和环氧氯丙烷在丙酮中合成环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵。然后，将环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵作为改性剂，利用该季铵盐中的环氧基和黄原胶中的羟基(‑OH)发生反应，向黄原胶中引入带有长烷基链的季铵盐，从而得到具有表面活性的疏水缔合型水溶性黄原胶。该反应在水中进行，反应条件温和，原料易得，产品后处理方便。此改性黄原胶具有较低的表面张力和更好的溶解性，可以通过乳化作用降低稠油的粘度，同时可以改变地层表面的润湿性，增加稠油的流动性。

技术领域

本发明涉及一种疏水缔合阳离子黄原胶的制备方法，属于高分子化学和聚合物改性技术领域。

背景技术

黄原胶是一种细菌胞外多糖，它是由D-葡萄糖、D-甘露糖和D-葡萄糖醛酸组成的五糖重复单元，主链由β-1,4键连接D-葡萄糖，侧链由两个D-甘露糖和一个D-葡萄糖醛酸交替连接而成。部分主链上的甘露糖在C-6处被乙酰化，而部分侧链末端的甘露糖4,6位上的C则连接有一个丙酮酸基团。黄原胶的一级结构如式Ⅰ所示。

黄原胶具有良好的增稠性、乳化稳定性、水溶性以及耐酸碱性，因此在食品加工、化妆品、农业、纺织、制药和石油化工等领域有非常广泛的应用。除此之外，黄原胶还具有非常好的流变性能，包括在低剪切速率下保持较高粘度、剪切变稀的特性以及抗剪切降解。黄原胶独特的剪切变稀性质，在受到剪切力时，溶液粘度迅速下降，一旦移除剪切力，溶液粘度又恢复到原来的最初值，而且这种变化是可逆的。这种独特的性质是因为黄原胶的刚性、类似棒状的分子构象比其它多糖无规卷曲构象对于剪切作用具有更高的敏感性。

由于黄原胶具有以上有点，它已被广泛应用于三次采油。中国专利文件CN104761653A公开了一种疏水缔合型水溶性黄原胶的制备方法及应用，其改性剂为十八烷基异氰酸酯，因其含有氨酯键结构，易降解，该黄原胶能用于驱油剂和钻井降滤矢剂，但不能用于稠油的降粘。中国专利文件CN103724443B公开了一种疏水改性黄原胶的制备方法，选择水/异丙醇混合溶剂，在十二烷基硫酸铵和氢氧化钠存在下与溴代烷烃反应，改善其表明活性和抗温抗盐性能。

目前，还没有既能用于稠油的降粘，又能用于杀菌的黄原胶的公开报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种疏水缔合阳离子黄原胶的制备方法，本发明以环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵为改性剂，利用环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵中的环氧基与黄原胶中的羟基(-OH)在碱性条件下进行开环醚化反应，向黄原胶中引入带有长烷基链的季铵盐，使得改性黄原胶具有一定的表面活性和杀菌性能，可作为稠油降粘和杀菌剂使用。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种疏水缔合阳离子黄原胶的制备方法，包括步骤如下：

(1)将黄原胶溶于碱性溶液中，于温度20-50℃条件下进行溶胀1-3h，黄原胶与碱性溶液的质量体积比为(0.1-0.3)：(80-150)，单位：g/mL，得溶胀后黄原胶；

(2)向溶胀后黄原胶中缓慢滴入环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵水溶液，反应完毕得改性黄原胶；环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵的加入量与黄原胶的质量比为：(0.1-1.5)：1；环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵水溶液中环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵与水质量体积比为(0.1-0.3)：(5-15)，单位：g/mL。

本发明优选的，所述方法还包括以下步骤：反应完毕后，将反应体系室温冷却，后析出白色晶体，抽滤，最后进行干燥；得疏水缔合阳离子黄原胶粉末。

本发明优选的，所述干燥为常温下真空干燥。

本发明优选的，步骤(1)中所述温度为40-50℃；时间为2-3h。