磺酸盐系列孪连表面活性剂的合成与驱油性能

由二元胺、2-溴乙基磺酸钠、月桂酰氯等合成了N，N’-烷撑双[N-乙磺酸-十二酰胺]钠盐，[简记为DTM（12-s-12）]或12-s-12，s=2，4，6。介绍了实验室合成程序。以12-4-12为例，指认了合成产物的红外特征吸收。12—2—12、12—4—12、12—6—12 25℃时的临界胶束浓度Cm,cr从表面张力曲线求得的值分别为4．81×10^-4、5．67×10^-4、6．75X10^-4 mol／L。12-s-12可使亲水玻璃表面接触角（41°）变小，表面更亲水，使亲油玻璃表面接触角（120°）变小，变亲水，改变表面润湿性的能力强于普通表面活性剂TLS和DTAB，且以12—2—12为最强。在60℃测定了12-s-12／疏水缔合聚合物AP-P4（2g／L）SP体系、Na2CO3（10g／L）／12-s-12／AP-P4（2g／L）ASP体系与黏度12．89mPa·s的模拟油之间的界面张力，SP体系在12一s-12浓度高于C。。以后界面张力趋于稳定，维持10^-2mN／m，ASP体系有较宽的超低界面张力区，最低值在Cm．cr附近，按界面活性排列顺序为：12—2—12〉12-4-12〉12—6—12。配制P体系（2g／L）及12-2-12浓度为0．35g／L的SP和ASP体系，在60℃以0．3PV的段塞注入水驱后的填砂管（长34cm，水测渗透率1．3～1．4时），采收率分别提高19．75％，31．64％，37．21％。图4表3参6。

季铵盐型孪连表面活性剂G-52的降压增注效果

实验研究了商品孪连表面活性剂G-52（N，N’-亚丁基双月桂酰溴化铵）的界面活性、润湿性能及对大庆低渗透油藏注水井的降压增注效果。实验温度45℃，实验G-52溶液用矿化度4．9g／L的模拟大庆采油五厂注入水配制，实验原油为黏度82．8mPa·s的该厂脱水脱气原油。用表面张力法测得G-52的临界胶束浓度为800mg/L。G-52溶液与原油间的动态界面张力随G-52浓度增大而增大，其瞬时最低值在G-52浓度25～800mg/L为10^-3mN／m，G-52浓度1000～1200mg/L时为10^-2mN／m，其平衡值在G-52浓度25、50mg／L时为10^-2mN／m，在G52浓度1000～1200mg／L时为10^-1mN／m，低G-52浓度时动态界面张力的建立较缓慢。G-52溶液可使甲基硅油处理的玻片表面由弱亲油变偏亲水，接触角减小约40°。在气测渗透率5．19×10^-3～7．93×10^-3μm^2的4支环氧树脂胶结石英砂岩心驱替实验中，注入浓度100、200、400、500mg/L的G-52水溶液时，岩心注入压力比注水时降低26．5％-55．3％，原油采收率比水驱采收率（30．32％-48．1796）提高3．16％～4．20％。图7表6参7。

烷基苯孪连表面活性剂对固体表面润湿性的影响

研究了孪连表面活性剂DSDBS-2（乙撑双十二烷基苯磺酸钠）的吸附、润湿及驱油性能。以芘为探针,用稳态荧光法测定能反映DSDBS-2在高岭土表面吸附层微极性的I3和I1值,求得DSDBS-2在溶液浓度为10 mg/L时开始在高岭土表面形成聚集体,溶液浓度为40-100 mg/L时聚集体逐渐完善,溶液浓度高于100 mg/L时形成新的聚集体。在亲水高岭土粉体表面的接触角,随溶液浓度增加先减小,在16.5 mg/L处达到最低值后由于新聚集体形成而趋于增大。由表面张力-溶液浓度曲线求得DSDBS-2的临界胶束浓度为10 mg/L。DSDBS-2可使亲水的玻片、石英片表面强亲水,接触角降至12°以下,使亲油的玻片表面变亲水,接触角降至80°以下。驱油实验温度40℃,使用长29 cm、水测渗透率0.35-0.54μm2的人造砂岩岩心,黏度15.8 mPa.s的克拉玛依七区井口脱气脱气原油,用注入水配制的DSDBS-2（40 mg/L）/HPAM（1500 mg/L）表聚二元驱油剂,该驱油剂黏度49.4 mPa.s,与原油间界面张力0.106 mN/m;水驱之后注入0.5 PV驱油剂,采收率增值分别为15.22%和16.78%（亲油岩心）,19.82%和20.13%（亲水岩心）。表聚二元驱中岩石表面润湿性的改变应予重视。

孪连表面活性剂的性质和三次采油中应用前景

综述了孪连表面活性的分子结构、分类、合成方法及独特的性质,即:高表面活性;低临界胶束浓度;很低的Krafft点,良好的水溶性;优良的润湿性;独特的流变特性;高的增溶能力;优异的协同效应;其他特性。认为这类新型表面活性剂在三次采油中有极大的潜在应用前景。图1表1参21。

新型阴离子孪连表面活性剂的合成

系列长链环氧烷与不同短链二醇在75～80℃、NaH作用下合成了系列中间体孪连长链二醇，此中间体再与1，3-丙烷磺酸内酯在THF、Nail中反应得到了疏水链长度和连接基长度不同的7种磺酸盐孪连表面活性剂。核磁共振氢谱及红外光谱的结构分析证实了它们的结构。它们的表面张力为26．5～34mN／m，临界胶束浓度为0．001～0．01mmol／L，结果表明，它们的表面活性比相应碳链的常规表面活性剂强很多。疏水链长度和连接基长度的增长，有助于表面活性的提高。

孪连表面活性剂

孪连表面活性剂是一类带有两个疏水链、两个离子基团和一个桥联基团的新型表面活性剂.它不仅具有极高的表面活性,而且具有很低的克拉夫特点和很好的水溶性.本文综述孪连表面活性剂的合成及物化性质,探讨其高表面活性的机理,并将孪连表面活性剂与正、负离子表面活性剂混合体系进行比较,提出将孪连表面活性剂扩展到氟碳表面活性剂,即合成氟碳孪连表面活性剂的可行性.

孪连表面活性剂在造纸工业中的应用前景

孪连表面活性剂的特殊分子结构、高表面活性和低临界胶束浓度(CMC),及良好的润湿性、增溶性、水溶性和抗静电性等优异性能,使其在造纸工业中作为纤维分散剂,抗静电剂,防霉杀菌剂,废纸脱墨剂等方面具有重要实用价值和广阔的开发前景。

孪连表面活性剂的分子结构研究新进展

介绍了近年来合成的各种特殊结构的孪连表面活性剂及其独特性质。认为高效、廉价、无污染的孪连表面活性剂是新型表面活性剂的主要发展方向。

孪连表面活性剂在废报纸脱墨中的应用

利用新型阴离子孪连表面活性剂双十二烷基乙氧基二硫酸酯钠(Z)与非离子表面活性剂(B1)复配,对废报纸进行脱墨研究,优化工艺条件为:m(Z):m(B1)=1．5:1．0,ω(脱墨剂)=0．3％,ω(NaOH)=1%,ω(Na2SiO3)= 2％,ω(EDTA)=0．2％,ω(H2O2)=1％,时间30 min,温度50℃(ω均相对于绝干废纸)。结果表明,阴离子孪连表面活性剂作为脱墨剂具有良好的性能。

硫酸盐型孪连表面活性剂及其复配体系的泡沫性能

采用动态泡沫扫描法研究了双直链烷基硫酸盐型孪连表面活性剂水溶液的泡沫性能,并考察了添加氯化钠和疏水缔合水溶性聚丙烯酰胺(HMPAM)后对其泡沫性能的影响。结果表明,此系列孪连表面活性剂具有良好的泡沫性能;随着联接基长度的增加,表面活性剂的起泡能力略有降低,泡沫的稳定性能却明显下降;随着温度升高,泡沫半衰期显著降低;无机盐的加入使表面活性剂的起泡能力减弱,而泡沫稳定性随无机盐浓度的增加先升高后降低;HMPAM的加入明显增强了泡沫稳定性。

硫酸盐型孪连表面活性剂的界面性能

考察了自制的双直链烷基硫酸盐型孪连表面活性剂的界面性能和驱油性能。结果表明,双直链烷基硫酸盐型孪连表面活性剂的CMC在10-5～10-6 mol/L;随着表面活性剂浓度的增加,界面张力达到平衡时所需要的时间明显延长;随着连接基团碳链长度的增加,油水界面张力先增大再减小;该类孪连表面活性剂具有非常好的抗一价盐二价盐的能力;用2C13-C2-2SO4Na作为驱油剂进行驱油实验时,可以使采收率在水驱基础上提高5%以上,具有比较好的驱油效果。

系列磺酸盐型孪连表面活性剂的性能

由1，2-环氧烷烃、二醇合成双烷基二羟基化合物，再与1，3-丙烷磺酸内酯反应，制得烷基碳数不同（C10、C12、C14、c16）而联接基相同（C2）和烷基碳数相同（C14）而联接基不同（c2、巳、c4、c20Q）的2组共7种磺酸盐型孪连表面活性剂。由30℃时表面张力～浓度曲线求得临界胶束浓度Cm,cr前一组4种双磺酸盐分别为0．01、0．005、0．003、0．002mmol／L，Cm,cr对数和表面张力与浓度之间有线性关系；后一组4种双磺酸盐分别为0．003、0．0024、0．001、0．0027mmol／L，表面张力与浓度之间有线性关系（联接基为C20C2的除外）。根据部分样品的测试结果，其耐温性可达280℃。各种双磺酸盐在不同质量浓度NaCl盐水中的Cm,cr浓度的溶液与正十二烷之间45℃动态界面张力平衡值，随盐浓度增大而减小，一般在10_～10-2mN／m范围，其中C14-C4-C14在盐浓度为200和220g／L时可达10^-3mN／m。根据双磺酸盐盐水溶液的外观变化判断，耐盐性，前一组随烷基碳数增大而显著降低，后一组随联接基碳数增大变化较小，联接基含氧时（C2OC2）耐盐性明显增强。随CaCl2加量增大，C14-C4-C14在150g／L盐水中的Cm,cr溶液的界面张力不断降低，由不合Ca^2＋时的0．074mN／m降至0．0363mol／LCa^2＋时的0．004mN／m。图6表5参6。

阴离子孪连表面活性剂的合成及其表/界面活性研究

合成了疏水链长度不同和连接基长度不同的7种系列阴离子孪连表面活性剂，研究了它们的表／界面活性。结果表明，它们有较低的表面张力和临界胶束浓度（CMC），有很好的表面活性。它们的CMC都在10^-5～10^-6mol／L之间，表面张力在26．5-34mN／m之间。它们有非常好的抗一价、二价盐的能力。除了C16-C2-C16在高于5％的NaCl溶液中会产生析出外，其余孪连表面活性剂都能耐盐20％以上。随着盐浓度的增加，孪连表面活性剂与烷烃间的界面张力逐渐降低，能达到10^-3mN／m。与中原油田原油间的界面张力能降低到10^-3～10^-4mN／m，表明它们可应用于特高矿化度油藏提高采收率。

孪连阴离子表面活性剂的合成和性能

以低聚乙二醇环氧甘油醚及长链脂肪醇为原料,BF_3-乙醚为催化剂先合成中间体二元醇,再经氯磺酸磺化,氢氧化钠中和制备了新型系列孪连硫酸酯基阴离子表面活性剂。较佳反应条件为：n(低聚乙二醇环氧甘油醚)：n(一元醇)：n(BF_3-乙醚)=1：2．05：0．2,反应温度80℃,反应时间5h,产率为82%；当n(混合中间体)：n(氯磺酸)=1：2．5时,磺化率大于97%。产物经硅胶柱层析分离后为白色固体,Krafft点低于-5℃,发泡力随链长增加而增加,临界胶束浓度和表面张力明显低于单链同类型表面活性剂。

新型磺酸盐型孪连表面活性剂的合成及现场应用

通过室内实验合成出不同长链和不同联接基磺酸盐型孪连表面活性剂。性能研究表明,孪连表面活性剂的cmc比对应常规表面活性剂小2～4个数量级;而且,孪连表面活性剂结构中疏水链、连接基团的不同,对表面活性剂的性能均产生一定的影响。通过试验数据得到了相应的关系式。

2种新型表面活性剂的物化性能研究

以芘为荧光探针、二苯酮为猝灭剂,用荧光探针法测定了两性孪连表面活性剂和双尾阴离子表面活性剂的临界胶团浓度(cmc),探讨了盐对两性孪连和双尾阴离子表面活性剂的微极性的影响,用激光散射法、瞬态荧光法研究了表面活性剂的聚集性能。研究结果表明,稳态荧光探针法测得两性孪连表面活性剂的cmc比表面张力法的低,C10～16-C12的cmc在0.011～0.005mmol/L之间;烷基碳数增加,临界胶团浓度大幅度降低,胶团聚集数减小;双尾阴离子表面活性剂的胶团微极性随NaCl浓度增大而降低,而盐对两性表面活性剂的微极性影响小;瞬态荧光探针法测得两性表面活性剂在20cmc时的聚集数不足20,而采用激光散射法测定胶束的均方旋转半径为155.3nm,与文献值30nm～100μm囊泡的表述相符。

新型表面活性剂的表面张力和电导率性能研究

合成了三种孪连型阳离子季铵盐表面活性剂16-4-16,2Br-1、14-4-14,2Br-1、18-2-18,2Br-1,对三者的性能进行评定,分别通过表面张力和电导率测得临界胶束浓度(CMC)、表面活性剂在气-液界面的吸附量、单个分子的面积和胶束电离度α。结果表明:首先,相对于单头基单尾链的表面活性剂,三种孪连表面活性剂的表面活性更强,CMC值更低;其次,三种表面活性剂都有其各自的特性,16-4-16,2Br-1的粘弹性能较好,而14-4-14,2Br-1、18-2-18,2Br-1表面张力很低。实验表明,通过调节孪连表面活性剂联结基和疏水链的长度会对产品的性能有很大的影响。

VES自转向盐酸液变粘特性研究

实验研究了未指名孪二连型粘弹性表面活性剂(VES)自转向盐酸液的变粘特性.5%VES+HCl+CaCl2模拟酸液的粘度在pH值高于-0.57后迅速上升,pH值1～2时有最大值,这与前人的实验结果略有不同.将2%～6%VES+1%HCl+18.25%CaCl2模拟酸液的pH值调至～2,得到的凝胶粘度随VES浓度增大而增大,随温度升高(25～70℃)经历不同的极大值(30～50℃).5%VES+20%HCl酸液与CaCO3完全反应、pH升至4～5时,形成的凝胶粘度也随温度升高而经历极大值(67℃),但在30～40℃区间粘度急剧波动.G′和G″的频率关系曲线表明0.1%HCl+5%VES+18.25%CaCl2模拟酸液的弹性和粘性均大于含0.01%和1.0%HCl的模拟酸液.pH值改变(0.17～13.0)不会使6%VES溶液增粘;加入56～219 g/L CaCl2不会使20%HCl+6%VES酸液增粘;加入3.4 mol/L Na+并调pH值至中性或加入2.3 mol/L Ca2+并调pH值至弱酸性,使0.1%HCl+5%VES酸液粘度增大至78～80 mPa*s;因此同时加大pH值和阳离子(Ca2+或Na+)浓度,才能使VES酸液增粘.图7表2参10.

两种双吡啶盐在盐酸中对A3钢的缓蚀性能

用静态失重法测定了两种gemini型化合物溴化1,4-二(α-癸基吡啶)丁烷(Gp3)和1,6-二(α-癸基吡啶)己烷(Gp4)在含有1.0g/LNaCl的10%盐酸中对A3钢的缓蚀性能。25℃时Gp3在加量10mg/L时的缓蚀率即高达99.85%,加量逐步增加到500mg/L时大体上维持此高缓蚀率。90℃时,在加量20,200,800mg/L时的缓蚀率,Gp3分别为63.17%,90.62%,89.91%,Gp4分别为75.80%,92.97%,93.37%,而四川广汉油田目前使用的缓蚀剂WD-11分别为10.57%,36.95%,88.87%。两种双吡啶盐是成膜型缓蚀剂,在盐酸中对A3碳钢的缓蚀效率高而用量低。表1参7。

双壬基酚氧乙烯醚的合成工艺研究

以壬基酚、二氯二乙醚为原料,十六烷基三甲基溴化铵为催化剂,合成了中间体双壬基酚氧乙烯醚。通过单因素实验,确定最佳反应条件为:催化剂用量(以壬基酚质量计)10%、壬基酚与二氯二乙醚的摩尔比1:0.5、反应时间2 h、反应温度95℃。用此中间体制备的孪连表面活性剂具有优良的性能。