[发明专利]氟化亚乙烯基阳离子表面活性剂

说明书

发明领域

本发明涉及用于降低含水介质或溶剂介质中的表面张力并且用作发泡剂的氟化吡啶阳离子表面活性剂。

发明背景

具有饱和全氟烷基端链的氟化阳离子化合物如全氟烷基季铵衍生物是本领域已知的。例如，美国专利公开4,836,958中公开的氟化阳离子化合物包含此类具有至多18个碳原子的全氟烷基端链基团。在“Molecular Aggregation Structure and Surface Properties of Poly(fluoroalkylacrylate)Thin Films”(Macromolecules(2005)，38(13)，5699-5705)中，Honda等人论述，保持平行取向的全氟烷基链需要具有至少8个碳的全氟烷基链。就包含少于8个连续全氟化碳的此类全氟烷基链而言，发生了重新取向，这降低或甚至消除了材料显示所期望表面特性的性能。可商购获得的氟化吡啶阳离子表面活性剂通常包含具有至少8个或更多个碳的饱和全氟烷基端链。

掺入到其中的氟的量，决定了氟化表面活性剂的高价格。较高的氟含量导致较高的价格。因此，期望提供具有较短的氟化链或所述链中具有较少氟取代的氟化表面活性剂，与包含较长完全氟化的全氟化链的那些氟化表面活性剂相比，同时仍提供相等或甚至更好的表面特性。

本发明中还已发现，具有部分氟化的短端链的氟化吡啶阳离子表面活性剂在许多应用中提供了所期望的表面效果，并且尤其可用于油田和气田应用中。

发明概述

本发明包括式(I)的化合物

其中，

Rf为F(CF₂)₆(CH₂CF₂)_m(CH₂CH₂)_n-，

m和n各自独立地为1至3的整数，并且

R为H、C₁-C₅直链或支链的烷基、或C₁-C₅直链或支链的烷氧基。

本发明还包括改变含水介质或溶剂介质表面效果的方法，所述方法包括使所述介质与如上所述式(I)的化合物接触。

发明详述

如本文所用，术语“表面活性剂”是指表面活性试剂，这是指即使在低浓度下也可通过选择性吸附在界面上而有效地降低包含所述表面活性剂的介质的表面张力的物质。表面活性剂可为纯化合物，或同系或不同系化合物的混合物。

如本文所用，术语“钻井液”是指在钻井操作之前或期间，加入到井或井孔中，渗入包含烃或气体的地下区域的那些液体。实例可包括水、盐水、溶剂、烃、表面活性剂、油、煤油、压裂液、增产流体、油基钻井泥浆、粘土稳定剂、处理流体、以及它们的混合物。

如本文所用，术语“井液”是指存在于或加入到井或井孔中的渗入包含烃或气体的地下区域的那些液体。实例可包括钻井液、水、盐水、溶剂、烃、表面活性剂、油、煤油、压裂液、增产流体、油基钻井泥浆、粘土稳定剂、处理流体、以及它们的混合物。

如本文所用，术语“液体处理物流或气体处理物流”是指在提取烃或气体的操作中，注入到井中渗入包含烃或气体的地下区域，或注入到井孔区域的液体组合物或气体组合物或它们的组合。实例包括流、钻井液、井液、水、盐水、溶剂、烃、表面活性剂、压裂液、增产流体、油基钻井泥浆、粘土稳定剂、处理流体、以及它们的混合物。

本发明包括式(I)的氟化吡啶阳离子化合物

其中，

Rf为F(CF₂)₆(CH₂CF₂)_m(CH₂CH₂)_n-，

m和n各自独立地为1至3的整数，并且

R为H、C₁-C₅直链或支链的烷基、或C₁-C₅直链或支链的烷氧基。

优选的式(I)的化合物是其中m为1或2，并且n为1或2的那些。更优选的是其中m为1或2并且n为1的那些式(I)的化合物。式(I)的其它优选实施方案是其中R为氢、甲基、乙基、甲氧基或乙氧基的那些。