[发明专利]一种耐高温生物基两性离子表面活性剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐高温生物基两性离子表面活性剂及其制备方法，该表面活性剂的结构通式为：其中，m为0‑10的整数，n为5‑15的整数，且m+n＝15，甲氧基为邻位或对位取代，基团X为‑CHsubgt;2/subgt;CH(OH)CHsubgt;2/subgt;SOsubgt;3/subgt;supgt;‑/supgt;或‑CHsubgt;2/subgt;COOsupgt;‑/supgt;；所述的表面活性剂可由油酸或其甲酯为原料，依次经过烷基化反应、酰胺化反应以及季铵化反应制备得到。与现有技术相比，本发明的三步反应均具有副产物少和反应产率高的优点；本发明的表面活性剂单独使用即可将油水界面张力降低至超低水平，且具有较好的耐盐和耐钙离子能力，在120℃条件下仍能将油水界面张力维持在超低水平，具有在条件苛刻的高温高盐油田进行三次采油作业的应用潜力。

技术领域

本发明属于表面活性剂技术领域，涉及一种耐高温生物基两性离子表面活性剂及其制备方法。

背景技术

随着三次采油技术的广泛应用，国内主要油田残余原油得到了极大程度的采收，但限于目前表面活性剂性能的限制，一些条件恶劣的高温高盐油藏的残余原油难以得到有效的采收。目前大多数市面上的表面活性剂仅能在温度为100℃以下时维持油水界面张力在超低水平(～10^-3mN/m)，而是否能够维持油水界面张力在超低水平，是衡量表面活性剂驱油性能的重要指标之一。

目前市面上具有较好耐温耐盐能力的表面活性剂有两大类，一类是两性离子表面活性剂，另一类是含非离子亲水基团的阴离子表面活性剂。前者是由于其亲水基中同时含有阴离子和阳离子亲水基团，能形成较稳定的内盐结构，整体显电中性，从而使表面活性剂分子在温度或盐度变化时，亲水性不发生较大变化，保持在油水界面的稳定排列。后者则是由于非离子基团能与无机盐阳离子发生络合，提高耐盐性，而阴离子基团能提高表面活性剂耐温性，弥补了非离子型表面活性剂浊点(表面活性剂水溶液出现浑浊时的温度)较低的缺陷。

专利CN103342997A公开了一种脂酰(-N,N-二烷基)二胺型表面活性剂，并公开了其制备方法及应用，其以油酸为起始底物，依次经过烷基化反应、酰氯化反应以及叔胺化反应制备。但其在烷基化反应中所使用的苯等烷基芳烃都具有致癌性，尤其是苯，是一类致癌物，并且烷基化反应催化剂为氯化铝，难以回收，后处理过程中产生的含铝废水处理成本高。此外，其酰氯化反应中会产生酸性气体氯化氢以及二氧化硫，对环境造成污染，这不利于大规模工业生产和实际使用。

专利CN113930249A公开了一种苯甲氧基-油酰基季铵型表面活性剂及其制备方法与应用，其以油酸为起始底物，依次经过烷基化反应、酰胺化反应以及季铵化反应制备。尽管使用苯甲醚代替苯等烷基芳烃降低了致癌性，但烷基化催化剂氯化铁在生产过程中依然会产生含金属离子废水，处理成本较高；此外，酰胺化原料选用N,N-二甲基丙二胺，含有较长的疏水碳链，不利于表面活性剂界面分子层的紧密排列，从而影响表面活性剂界面性能的最优发挥。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种耐高温生物基两性离子表面活性剂及其制备方法，本发明使用甲磺酸作为烷基化催化剂，不产生难以处理的含金属废水，酰胺化使用一步法避免了酸性废气的产生，使用N,N- 二甲基乙二胺代替N,N-二甲基丙二胺作为酰胺化试剂，减小了亲水头基中疏水链的长度，提高了表面活性剂的界面性能，增强了表面活性剂的耐高温性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一在于，提供一种耐高温生物基两性离子表面活性剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

(1)烷基化反应：使油酸或其甲酯与苯甲醚在烷基化酸性催化剂催化下反应，生成烷基化产物苯甲醚基油酸或其甲酯；

(2)酰胺化反应：使烷基化产物与酰胺化试剂在酰胺化碱性催化剂催化下反应，生成酰胺化产物苯甲醚基油酸酰胺叔胺；