一类季铵型阳离子粘弹性表面活性剂体系的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一类季铵型阳离子粘弹性表面活性剂体系，其制备包括：（1）将2-氯乙胺盐酸盐溶于乙醇中，调节溶液pH为中性，加入碳原子数为12-22的长链烷基叔胺，二者摩尔比为1:1，调节温度为70oC,油浴反应6h，得季铵型阳离子表面活性剂；（2）将季铵型阳离子表面活性剂、顺丁烯二酸酐和反离子盐复配，季铵型阳离子表面活性剂和顺丁烯二酸酐的摩尔比为2：1，反离子盐与季铵型阳离子表面活性剂的摩尔比为1:2-3:1，将三种物质配成混合水溶液，搅拌均匀，即得季铵型阳离子粘弹性表面活性剂体系。本发明在合适的pH范围内能够实现粘弹性的突变，原料易得，易于分离提纯，有望用于油气田开发、清洁压裂、减阻等方面，具有广阔的市场前景。
【专利说明】一类季铵型阳离子粘弹性表面活性剂体系
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一类季铵型阳离子粘弹性表面活性剂体系，特别是涉及一种季铵型阳 离子表面活性剂，将其与氯化钠或水杨酸钠、顺丁烯二酸酐复配，得到粘弹性随pH变化而 大幅改变的粘弹性表面活性剂体系。
【背景技术】
[0002] 粘弹性表面活性剂是通常是由表面活性剂自组装所形成的柱状胶束，它们可以变 得十分细长、灵活，并能相互缠绕形成瞬态网络结构。在某个临界浓度以上，粘弹性表面活 性剂相互缠绕，形成一个动态的可逆网络，不断地断裂和重组，从而赋予溶液粘弹性，其效 果类似于聚合物，因此，它们也被称为"活聚合物"或"平衡聚合物"。凭借其独特的流变特 征，粘弹性表面活性剂被广泛地应用于清洁压裂、砾石充填、减阻等方面。
[0003] 粘弹性表面活性剂系统可以由阳离子、阴离子、两性离子或非离子表面活性剂组 成。也有研究涉及阳离子和阴离子表面活性剂的混合体系，以及二聚两性离子表面活性剂 溶液体系。在过去报道的关于粘弹性表面活性剂的文献中，有很多报道都是关于十六烷基 三甲基卤化物及其衍生物的研究，它们都是在加入有机反离子盐（如水杨酸、甲苯磺酸盐 或二氯代苯盐等）的情况下形成了粘弹性表面活性剂。
[0004] 在粘弹性表面活性剂方面，当前的研究热点就是智能粘弹性表面活性剂。具体说 来，智能粘弹性表面活性剂结构和性能可以动态地改变以应对环境变化的需求。目前，研究 人员已经研究了由电流、紫外（UVV(Vis)可见光线、温度、pH值作为触发开关的智能粘弹 性表面活性剂体系。
[0005] 大多数关于粘弹性表面活性剂的文献都关注于传统阳离子表面活性剂十六烷基 三甲基溴化铵（CATB)与有机反离子盐的研究，本发明关注于另一种季铵型阳离子表面活 性剂的合成以及基于此类表面活性剂的粘弹性表面活性剂体系的开发。此种表面活性剂具 有与CATB类似的结构（季铵基团），并且带有能够实现pH响应的基团（氨基）。
[0006] 本发明所涉及的是一类季铵型阳离子表面活性剂的合成，以及基于该类表面活性 剂的一系列以pH值作为触发开关的智能粘弹性表面活性剂的制备。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一类季铵型阳离子粘弹性表面活性剂体系，通过将季铵型 阳离子表面活性剂与反离子盐、顺丁烯二酸酐复配，得到粘弹性随pH变化而大幅改变的粘 弹性表面活性剂体系。
[0008] 为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
[0009] -类季铵型阳离子粘弹性表面活性剂体系，通过以下方法制备：
[0010] 首先合成N-烷基-N，N-二甲基乙二胺（碳原子数为12-22):在中性条件下，让碳 原子数为12-22的长链烷基叔胺与2-氯乙胺盐酸盐，按1:1的摩尔比在乙醇中进行反应， 反应温度为70°C，得N-烷基-N，N-二甲基乙二胺，其结构式如下：
[0011]
[0012] 合成路线为一步反应，反应方程式如下：
【权利要求】
1. 一类季铵型阳离子粘弹性表面活性剂体系，其制备依次包括以下步骤： (1) 将2-氯乙胺盐酸盐溶于乙醇中，加入碳酸钠调节溶液pH为中性，加入碳原子数 为12-22的长链烷基叔胺，使2-氯乙胺盐酸盐和长链烷基叔胺摩尔比为1: 1，调节温度为 70°C，油浴反应6h，过滤溶液，除去反应过程中生成的盐，再将滤液减压蒸馏以除去溶剂乙 醇，得到淡黄色固体，用丙酮进行重结晶，得到白色膏状固体，即为季铵型阳离子表面活性 剂N-烷基-N，N-二甲基乙二胺； (2) 将季铵型阳离子表面活性剂、顺丁烯二酸酐和反离子盐复配，复配体系中季铵型阳 离子表面活性剂和顺丁烯二酸酐的摩尔比为2 :1，反离子盐与季铵型阳离子表面活性剂的 摩尔比为1:2-3:1，将三种物质配成混合水溶液，总浓度控制在2-6质量％之间，搅拌均匀， 即得季铵型阳离子粘弹性表面活性剂体系。
2. 如权利要求1所述的季铵型阳离子粘弹性表面活性剂体系，其特征在于，所述反离 子盐为有机反离子盐或无机反离子盐，所述有机反离子盐为水杨酸钠，所述无机反离子盐 为氯化钠或氯化钾。
3. 如权利要求1所述的季铵型阳离子粘弹性表面活性剂体系，其特征在于，由季铵型 阳离子表面活性剂、顺丁烯二酸酐和无机反离子盐组成的粘弹性表面活性剂体系，用盐酸 或氢氧化钠调节溶液的pH值〈7. 5。
【文档编号】C07C211/63GK104370753SQ201410526673
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月8日 优先权日:2014年10月8日
【发明者】叶仲斌, 宋佳蓉, 陈洪, 张轩, 蒋金芳, 肖林 申请人:西南石油大学