[发明专利]一种含磺酸基、硫酸酯基阴离子的双子表面活性剂

说明书

技术领域：

本发明涉及一种含磺酸基、硫酸酯基阴离子的双子表面活性剂，属油田化学剂设计技术领域。

背景技术：

与传统的表面活性剂（含有1个亲水基团和1个疏水基团）相比，双子表面活性剂通常包含有2个亲水基团和2个疏水基团，双子表面活性剂具有更好的表面活性。双子表面活性剂具有以下优势：（1）更低的临界胶束浓度值（CMC）（评价形成胶束的趋势）；（2）更低C₂₀值（评价界面吸附）；（3）更紧凑的疏水基团；（4）在水/空气界面，电荷相反的表面活性剂具有更强的互换作用。它们的水溶性更好，有些双子表面活性剂具有独特的流变性。按照表面活性剂的电负性进行分类：有阳离子、阴离子、两性离子、非离子型的双子表面活性剂。除了表现出高的表面活性外，双子表面活性剂还具有普通表面活性剂不具备的优点：良好的增溶性，低的Krafft点，更易聚集生成胶团，在低浓度下表现出粘弹性。目前阳离子型双子表面活性剂的合成、性能、应用方面的研究文献报道较多，但多为季铵盐型。已合成出来的双子表面活性剂的成本高，价格昂贵，从而限制了它的大规模应用。

在目前的石油三次开采过程中，需要大量使用表面活性剂。但是现有的表面活性剂还存在很多不足，不能满足实际工程的需要。例如：一些表面活性剂的性能不能适应工程要求，难以实现超低界面张力，耐温抗盐性能较低，容易被粘土表面吸附，特别是不能同时具有低界面张力和良好的起泡稳泡效果。因此，开发综合性能优异的表面活性剂，是深度开发利用石油资源的急迫需要。

通过对表面活性剂亲水基团的研究发现，硫酸酯类表面活性剂的水溶性好，而磺酸类表面活性剂的抗盐抗钙镁能力强。本发明主要是通过几种廉价原料，合成了一种同时具有磺酸基、硫酸酯基阴离子的双子表面活性剂，能满足水溶性、抗盐抗钙镁的要求，达到降低成本的目的，克服现有的表面活性剂的不足，增加双子表面活性剂的种类，满足不同条件下对双子表面活性剂的需要。

发明内容:

为了克服现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种含磺酸基、硫酸酯基阴离子的双子表面活性剂，同时含有硫酸酯基、磺酸基的阴离子结构，具有较高的表面活性，起泡能力强，具有合成方法简单，反应条件温和，操作简单，易于分离，收率高的特点。

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的。

本发明提供的一种含磺酸基、硫酸酯基阴离子的双子表面活性剂，具有如下结构式：

其中n＝8、10、12、14、16。

本发明所述的双子表面活性剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）马来酸酐与脂肪醇的开环酯化反应：

在反应器中加入马来酸酐和正烷基醇的甲苯溶液，滴加0.1当量的浓硫酸作催化剂，在130℃下反应4－5小时，反应结束后，冷却至室温，滴加饱和碳酸氢钠溶液，调节其pH＝7，用二氯甲烷萃取分离有机相、干燥后过滤，蒸干得中间产物马来酸二酯，其化学反应方程式如下：

其中：n＝8、10、12、14、16；

所述的马来酸酐与正烷基醇的摩尔比为1:2－1:3，最佳摩尔比为1:2.1－1:2.3；

（2）马来酸二脂的双键氧化反应：

在反应器中加入步骤（1）得到的中间产物马来酸二酯的乙醇溶液与双氧水溶液，以饱和氢氧化钠水溶液为催化剂置于漏斗中，缓慢滴加，在10℃下滴加完后继续反应5－6小时；反应停止后，将析出的产物过滤，得白色蜡状固体中间产物环氧琥珀酸二酯，其化学反应方程式如下：

所述的马来酸二脂与双氧水的摩尔比为1:1－1:3，最佳摩尔比为1:2－1:3；

（3）环氧琥珀酸二脂的取代反应：

在反应器中加入步骤（2）得到的中间产物环氧琥珀酸二酯的二氯甲烷溶液、饱和亚硫酸氢钠溶液和催化剂四丁基溴化铵，在70℃下反应5－6小时；反应完全后冷却至室温，反应液用饱和食盐水清洗，二氯甲烷萃取，分离有机相，干燥，过滤，旋干即得白色蜡状固体，为环氧琥珀酸二酯磺酸钠，其化学反应方程式如下：

所述的环氧琥珀酸二脂与亚硫酸氢钠的摩尔比为1:1－1:3，最佳摩尔比为1:2.5－1:3；

（4）琥珀酸二脂磺酸钠的酯化反应：