[发明专利]一种携带密集电荷的星型化合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种携带密集电荷的星型化合物及其制备方法，该化合物通过以下步骤制备：在装有甲胺(或乙胺)水溶液和酸性催化剂的反应瓶中滴加定量的三羟甲基丙烷‑三(3‑吖丙啶基丙酸酯)反应液进行第一步氮丙啶开环反应；再向反应液中加入定量的3‑氯‑2‑羟丙基‑三甲基氯化铵进行第二步季胺化反应，所得产物为一种携带密集电荷的星型化合物。

技术领域

本发明涉及多季铵盐阳离子表面活性剂制备技术领域，特别涉及一种携带密集电荷的星型化合物及其制备方法。

背景技术

氮丙啶类交联剂中的氮丙啶环结构存在较大的张力，活性较高，可与胺基、羧基及羟基反应形成具有星型结构或者网状结构的化合物，如何向该类化合物中引入多阳离子季铵盐基团，制备新的化合物应用在油气开采中，是现在研究的难点。

油气藏中存在着如蒙脱石、高岭土、绿泥石等粘土矿物，当他们与不配伍的外来流体接触时，会发生水化膨胀和分散运移而堵塞油气藏通道，使用黏土稳定剂可以防止和减轻粘土膨胀与分散对地层的伤害。目前粘土稳定剂的种类很多，有无机盐类、无机碱类、无机聚合物类、非离子聚合物和阳离子聚合物等，使用最多且效果最好的是阳离子聚合物，特别是季铵盐阳离子聚合物，季铵盐阳离子黏土稳定剂易被黏土优先吸附，会促使黏土晶层间脱水，减少膨胀力，有效抑制黏土水化，且可以嵌入黏土晶层间，阻止水分子进入，降低黏土的水化膨胀作用，由于其在黏土颗粒上吸附牢固，具有长期稳定效果。但是，现有季铵盐类黏土稳定剂存在用量大、防膨率低和对地层伤害大等问题，

发明内容

为了扩展多阳离子季铵盐表面活性剂的种类以及多阳离子季铵盐的数量，本发明以高活性的氮丙啶交联剂与活泼胺基反应形成携带活泼仲胺的星型表面活性剂，再引入携带季铵盐的季铵盐试剂反应，获得一种携带密集电荷的星型化合物。本发明的目的之一在于提供一种携带密集电荷的星型化合物，本发明的目的之二在于提供该化合物的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种携带密集电荷的星型化合物，其结构式为：

其中，R1-为-CH₃或者-CH₂CH₃。

一种如权利要求1所述的携带密集电荷的星型化合物的制备方法,包括以下步骤：

向甲胺(或乙胺)水溶液和酸性催化剂的中加入三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)反应液进行氮丙啶开环反应，在40～70℃反应5～7h；

在弱碱性条件下，向上述反应物中加入3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵水溶液进行季胺化反应，在50～70℃反应4～8h；反应结束后除去不溶物质，浓缩反应液，用甲苯柱层析法纯化分离出产物，真空干燥至恒重便得产物。

在氮丙啶开环反应中，三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)和甲胺(或乙胺)摩尔比为1:3。

在氮丙啶开环反应中，所述的酸性催化剂为质量分数为85％的磷酸水溶液，其用量为原料总质量的1％。

在季胺化反应中，弱碱性条件pH＝9～10，反应液用K₂CO₃调至弱碱性。

在季胺化反应中，3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵的物质的量是三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)的6倍。

一种携带密集电荷的星型化合物在油气开采中作为黏土稳定剂的应用。

作为黏土稳定剂的加入量为总质量的0.2～1％。

本发明相比于现有技术，具有以下优点：