一類季銨型陽離子粘彈性表面活性劑體系的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一類季銨型陽離子粘彈性表面活性劑體系，其制備包括：（1）將2-氯乙胺鹽酸鹽溶于乙醇中，調(diào)節(jié)溶液pH為中性，加入碳原子數(shù)為12-22的長鏈烷基叔胺，二者摩爾比為1:1，調(diào)節(jié)溫度為70oC,油浴反應(yīng)6h，得季銨型陽離子表面活性劑；（2）將季銨型陽離子表面活性劑、順丁烯二酸酐和反離子鹽復(fù)配，季銨型陽離子表面活性劑和順丁烯二酸酐的摩爾比為2：1，反離子鹽與季銨型陽離子表面活性劑的摩爾比為1:2-3:1，將三種物質(zhì)配成混合水溶液，攪拌均勻，即得季銨型陽離子粘彈性表面活性劑體系。本發(fā)明在合適的pH范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)粘彈性的突變，原料易得，易于分離提純，有望用于油氣田開發(fā)、清潔壓裂、減阻等方面，具有廣闊的市場前景。
【專利說明】一類季銨型陽離子粘彈性表面活性劑體系

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一類季銨型陽離子粘彈性表面活性劑體系，特別是涉及一種季銨型陽 離子表面活性劑，將其與氯化鈉或水楊酸鈉、順丁烯二酸酐復(fù)配，得到粘彈性隨pH變化而 大幅改變的粘彈性表面活性劑體系。

【背景技術(shù)】
[0002] 粘彈性表面活性劑是通常是由表面活性劑自組裝所形成的柱狀膠束，它們可以變 得十分細長、靈活，并能相互纏繞形成瞬態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在某個臨界濃度以上，粘彈性表面活 性劑相互纏繞，形成一個動態(tài)的可逆網(wǎng)絡(luò)，不斷地斷裂和重組，從而賦予溶液粘彈性，其效 果類似于聚合物，因此，它們也被稱為"活聚合物"或"平衡聚合物"。憑借其獨特的流變特 征，粘彈性表面活性劑被廣泛地應(yīng)用于清潔壓裂、礫石充填、減阻等方面。
[0003] 粘彈性表面活性劑系統(tǒng)可以由陽離子、陰離子、兩性離子或非離子表面活性劑組 成。也有研究涉及陽離子和陰離子表面活性劑的混合體系，以及二聚兩性離子表面活性劑 溶液體系。在過去報道的關(guān)于粘彈性表面活性劑的文獻中，有很多報道都是關(guān)于十六烷基 三甲基鹵化物及其衍生物的研究，它們都是在加入有機反離子鹽（如水楊酸、甲苯磺酸鹽 或二氯代苯鹽等）的情況下形成了粘彈性表面活性劑。
[0004] 在粘彈性表面活性劑方面，當(dāng)前的研究熱點就是智能粘彈性表面活性劑。具體說 來，智能粘彈性表面活性劑結(jié)構(gòu)和性能可以動態(tài)地改變以應(yīng)對環(huán)境變化的需求。目前，研究 人員已經(jīng)研究了由電流、紫外（UVV(Vis)可見光線、溫度、pH值作為觸發(fā)開關(guān)的智能粘彈 性表面活性劑體系。
[0005] 大多數(shù)關(guān)于粘彈性表面活性劑的文獻都關(guān)注于傳統(tǒng)陽離子表面活性劑十六烷基 三甲基溴化銨（CATB)與有機反離子鹽的研究，本發(fā)明關(guān)注于另一種季銨型陽離子表面活 性劑的合成以及基于此類表面活性劑的粘彈性表面活性劑體系的開發(fā)。此種表面活性劑具 有與CATB類似的結(jié)構(gòu)（季銨基團），并且?guī)в心軌驅(qū)崿F(xiàn)pH響應(yīng)的基團（氨基）。
[0006] 本發(fā)明所涉及的是一類季銨型陽離子表面活性劑的合成，以及基于該類表面活性 劑的一系列以pH值作為觸發(fā)開關(guān)的智能粘彈性表面活性劑的制備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一類季銨型陽離子粘彈性表面活性劑體系，通過將季銨型 陽離子表面活性劑與反離子鹽、順丁烯二酸酐復(fù)配，得到粘彈性隨pH變化而大幅改變的粘 彈性表面活性劑體系。
[0008] 為達到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。
[0009] -類季銨型陽離子粘彈性表面活性劑體系，通過以下方法制備：
[0010] 首先合成N-烷基-N，N-二甲基乙二胺（碳原子數(shù)為12-22):在中性條件下，讓碳 原子數(shù)為12-22的長鏈烷基叔胺與2-氯乙胺鹽酸鹽，按1:1的摩爾比在乙醇中進行反應(yīng)， 反應(yīng)溫度為70°C，得N-烷基-N，N-二甲基乙二胺，其結(jié)構(gòu)式如下：
[0011]
[0012] 合成路線為一步反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下：

【權(quán)利要求】
1. 一類季銨型陽離子粘彈性表面活性劑體系，其制備依次包括以下步驟： (1) 將2-氯乙胺鹽酸鹽溶于乙醇中，加入碳酸鈉調(diào)節(jié)溶液pH為中性，加入碳原子數(shù) 為12-22的長鏈烷基叔胺，使2-氯乙胺鹽酸鹽和長鏈烷基叔胺摩爾比為1: 1，調(diào)節(jié)溫度為 70°C，油浴反應(yīng)6h，過濾溶液，除去反應(yīng)過程中生成的鹽，再將濾液減壓蒸餾以除去溶劑乙 醇，得到淡黃色固體，用丙酮進行重結(jié)晶，得到白色膏狀固體，即為季銨型陽離子表面活性 劑N-烷基-N，N-二甲基乙二胺； (2) 將季銨型陽離子表面活性劑、順丁烯二酸酐和反離子鹽復(fù)配，復(fù)配體系中季銨型陽 離子表面活性劑和順丁烯二酸酐的摩爾比為2 :1，反離子鹽與季銨型陽離子表面活性劑的 摩爾比為1:2-3:1，將三種物質(zhì)配成混合水溶液，總濃度控制在2-6質(zhì)量％之間，攪拌均勻， 即得季銨型陽離子粘彈性表面活性劑體系。
2. 如權(quán)利要求1所述的季銨型陽離子粘彈性表面活性劑體系，其特征在于，所述反離 子鹽為有機反離子鹽或無機反離子鹽，所述有機反離子鹽為水楊酸鈉，所述無機反離子鹽 為氯化鈉或氯化鉀。
3. 如權(quán)利要求1所述的季銨型陽離子粘彈性表面活性劑體系，其特征在于，由季銨型 陽離子表面活性劑、順丁烯二酸酐和無機反離子鹽組成的粘彈性表面活性劑體系，用鹽酸 或氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值〈7. 5。
【文檔編號】C07C211/63GK104370753SQ201410526673
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】葉仲斌, 宋佳蓉, 陳洪, 張軒, 蔣金芳, 肖林 申請人:西南石油大學(xué)