雙十二烷基酚磺基甜菜堿型表面活性劑的制備

趙秀麗，劉海燕，陳 成

(大慶師范學院,黑龍江 大慶 163712)

三次采油技術主要用化學驅油的方法，包括聚合物驅、堿水驅、表面活性劑驅和復合驅[1]。聚合物驅油機理就是在注入水中加入高分子聚合物，增加驅替相濃度，調整吸水剖面，增大驅替相波及體積，從而提高最終采收率[2]。當前最常用驅油技術為表面活性劑法。由于表面活性劑分子的親水基和親油基的特殊結構使得表面活性劑分子在表(界)面上形成吸附膜，而吸附的作用通過改變界面的化學結構來降低界面的化學結構來降低界面的張力，這種特點使得表面活性劑在三次采油中發揮重要的作用[3]。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器

主要儀器有Bruker-Tensor 27型傅立葉變換紅外光譜儀、油水界面張力儀、旋轉蒸發器、真空烘干箱等。

1.2 實驗步驟

(1)合成雙十二烷基酚磺基甜菜堿型表面活性劑，并對其進行紅外光譜表征。

(2)油水界面性能的測定。

2 實驗方法

2.1 實驗步驟[4-5]

2.1.1 甲基偶聯雙十二烷基酚的合成

C2H2O4(草酸)與C8H18(正辛烷)為催化劑共同存在的條件下，十二烷基酚與(CH2O)n反應生成目標產物。

2.1.2 縮水甘油醚的合成

NaOH(氫氧化鈉)和C16H36BrN)(四丁基溴化銨)存在條件下甲基偶聯雙十二烷基酚與C3H5ClO(環氧氯丙烷)反應生成縮水甘油醚。

2.1.3 叔胺的合成

甲基偶聯雙十二烷基縮水甘油醚與C2H7N(二甲胺)反應生成叔胺。

2.1.4 3-氯-2-羥基丙磺酸鈉的合成

C3H5ClO(環氧氯丙烷)和NaHSO3(亞硫酸氫鈉)合成3-氯-2-羥基丙磺酸鈉。

2.1.5 雙十二烷基酚磺基甜菜堿的合成

叔胺與3-氯-2-羥基丙磺酸鈉反應合成最終甜菜堿表面活性劑。

2.2 紅外光譜測定

利用Bruker-Tensor 27型傅立葉變換紅外光譜儀對合成產物進行表征，通過官能團在譜圖中的位置分析產物是否符合目標產物的結構。

3 實驗結果與討論

3.1 紅外譜圖分析

圖1 合成產物的紅外譜圖

從圖1中可知，2959cm-1和2924cm-1附近有兩個清晰的譜帶。2959cm-1反應了甲基的不對稱收縮，即-CH3的兩個C-H鍵延伸。2924cm-1出反應了亞甲基的不對稱收縮；1422cm-1反應了苯環的骨架振動；813cm-1和1049cm-1處反應了苯環的取代；1632cm-1和1463cm-1為氮的骨架振動。結果表明，此有機物符合目標產物表面活性劑的結構。

3.2 界面性能測定

在測定界面張力過程中，保持實驗溫度在45℃，轉速達5000r/min。在配制的溶液中滴加脫氫脫水原油，測其界面張力值，每10min記錄一組數據。

(1)0.3%表面活性劑在純水溶液和鹽溶液中的界面張力測定。

從圖2可知，當雙十二烷基酚磺基表面活性劑的濃度配制成0.3%的水溶液，其界面張力最低值可達0.002mN/m，并且隨著時間的增長，它的界面張力變化緩慢，逐漸平衡。在含0.3%表面活性劑的溶液中添加氯化鈉，配制濃度為4%的表面活性劑鹽溶液，其界面張力最低可達0.0005mN/m，可見加入鹽可使其降低界面張力的性能提高。

圖2 界面張力隨時間變化

(2)0.3%表面活性劑溶液與同濃度傳統表面活性劑溶液的界面張力測定。

圖3 傳統與新型表面活性劑的相比

從圖3可知，傳統驅油過程中使用的表面活性劑(重烷基苯磺酸鹽)界面張力數值最低可達到0.07mN/m，而雙十二烷基酚磺基新型雙子表面活性劑的界面張力數值最低可達到0.002mN/m，比傳統表面活性劑降低界面張力的效果要好很多。

4 結論

(1)合成了中間產物甲基偶聯雙十二烷基酚、縮水甘油醚、叔胺、3-氯-2-羥基丙磺酸鈉以及最終產物甜菜堿型表面活性劑，并通過紅外譜圖確定為目標產物；

(2)0.3%濃度的雙十二烷基酚磺基表面活性劑其界面張力最低值可達0.002mN/m；在含0.3%的表面活性劑溶液中加入適量的氯化鈉，其界面張力最低值可達0.0005mN/m；

(3)在相同的條件下，雙十二烷基酚磺基表面活性劑降低界面張力的能力較之重烷基苯磺酸鹽有更好的效果。

[1] 唐世華，黃建濱，李子臣，等．表面活性劑的界面性質與應用[J]．日用化學工業，2001，31(6)：26-29.

[2] 王志剛.勝利油田聚合物驅油項目管理研究[D].大連:大連理工大學,2002.

[3] 丁 偉，張保華，龍 翔，等. 新型磺基甜菜堿型雙子表面活性劑的合成[J].化學工程師,2014(8):69-71.

[4] ZhuY P,Masuyama A, Okahara M. Preparation and surface active properties of amphipathic compounds with two sulfate groups and two lipophilic alkyl chains[J].Journal of the American Oil Chem-ists'Society,1990,67(7):459-463.

[4] 楊 青，曹丹紅，方 波.一種新型雙聯兩性表面活性劑的合成與性能[J]. 《高校化學工程學報》,2009,23(1):110-115.

(本文文獻格式：趙秀麗，劉海燕，陳成.雙十二烷基酚磺基甜菜堿型表面活性劑的制備[J].山東化工，2018，47(02)：5-6,9.)