摘要：基于陰-非離子表面活性劑在結構和性能上的優(yōu)勢，設計并研發(fā)了一種雙陰非表面活性劑。以環(huán)氧十二烷、乙二胺、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷和氯乙酸鈉為主要原料，合成了雙陰非表面活性劑(G12-1)，優(yōu)化了聚合參數(shù)，并利用紅外光譜、元素分析等手段表征了其分子結構。評價了其水溶液的耐溫抗鹽性能，探討了分子結構對表面活性的影響，并系統(tǒng)評價了G12-1的乳化性能。結果表明，此類表面活性劑耐鹽性可達13×10? mg/L，耐溫性達150℃，最低表面張力為26.5 mN/m，乳化性能優(yōu)異，滿足高溫高鹽油藏驅(qū)油劑的要求。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

1,2-環(huán)氧辛烷、1,2-環(huán)氧十二烷、1,2-環(huán)氧十六烷、乙二胺、氫氧化鉀、氫氧化鈉、硫酸鎂、氯乙酸，均為分析純；環(huán)氧乙烷(EO)、環(huán)氧丙烷(PO)，均為工業(yè)級；勝利油田某區(qū)塊原油。

Delta-8全自動高通量表面張力儀；NICOLET MX-1E紅外光譜儀；CARLO ERBA 1106型元素分析儀；Cahn TherMax 700熱重分析儀。

1.2 合成方法

1.2.1 起始劑的制備

在通氮氣保護下，向裝有攪拌器和溫度計的100 mL干燥四口燒瓶中加入0.12 mol乙二胺及少量氫氧化鉀。于75~80℃下，緩慢滴加0.25 mol 1,2-環(huán)氧十二烷。滴加完畢后，于相同溫度下繼續(xù)反應4~6 h。反應結束后，將產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至分液漏斗，加入30 g去離子水，充分混合，于70~80℃烘箱中恒溫3~4 h后分液，棄去水層。向油層中加入約5 g無水MgSO?至油層澄清，再恒溫0.5~1 h，過濾得到起始劑。合成路線如圖1所示。

1.2.2 中間體的制備

向0.5 L高壓釜中加入20 g上述起始劑和一定量的KOH粉末，升溫至100℃攪拌溶解。密閉反應釜，用N?置換空氣3次。升溫至140℃，通入PO至釜內(nèi)壓力為0.35~0.40 MPa，控制反應溫度在140~170℃，維持壓力在0.1~0.35 MPa反應。待PO加至理論量82 g后，停止進料，繼續(xù)反應至壓力不再下降。降溫至120℃，通入EO至釜內(nèi)壓力為0.35~0.40 MPa，控制溫度在120~150℃，維持壓力在0.1~0.35 MPa反應。待EO加至理論量41.5 g后，停止進料，出料，稱重，得到中間體。合成路線如圖2所示。

1.2.3 雙陰非表面活性劑(G12-1)的制備

在裝有攪拌器、溫度計和冷凝回流裝置的四口燒瓶中，按n(中間體):n(NaOH)=1:3的摩爾比，加入中間體和NaOH粉末。升溫至110℃并抽真空，在此溫度下反應2 h。然后降溫至60℃，加入n(中間體):n(ClCH?COONa)=1:3的氯乙酸鈉粉末，升溫至90℃反應4 h，得到粗產(chǎn)品。將粗產(chǎn)物溶于無水乙醇，加熱至60℃后抽濾，濾液經(jīng)減壓蒸餾除去溶劑，得到淡黃色膏狀產(chǎn)物，即雙十二烷基胺醚乙酸鈉，命名為G12-1。合成路線如圖3所示。

參照上述方法，使用1,2-環(huán)氧辛烷、1,2-環(huán)氧十二烷和1,2-環(huán)氧十六烷與不同比例的PO、EO合成了系列雙陰非表面活性劑。

采用紅外光譜儀、元素分析儀和熱重分析儀對產(chǎn)物進行結構表征。

1.3 中間體羥值的測定

中間體分子末端含有聚醚羥基，通過測定其羥值來表征聚合轉(zhuǎn)化率。

1.4 表面張力的測定

用蒸餾水配制不同濃度的表面活性劑溶液，采用視頻旋轉(zhuǎn)滴張力儀在(25.0±0.1)℃下測定溶液與空氣間的表面張力。

1.5 耐溫耐鹽性能測定

1.5.1 耐溫性能

用蒸餾水配制不同濃度的表面活性劑溶液，于150℃下老化48 h后，在(25.0±0.1)℃下測定其表面張力。

1.5.2 耐鹽性能

配制礦化度分別為0、8×10?、10×10?、11×10?、13×10? mg/L的標準鹽水，再用這些鹽水配制0.1%的G12-1溶液，在(25.0±0.1)℃下測定表面張力。

1.6 乳化性能測定

在具塞試管中，加入一定量的勝利原油和一定體積的G12-1溶液，手動上下劇烈振蕩2 min，然后斡旋2 min，形成原油乳化液。將乳化液在不同條件下靜置24 h后，測量乳化層高度，按公式(1)計算乳化指數(shù)(EI??)。

EI?? = (乳化層體積 / 乳化液總體積) × 100% (1)

2 結果與討論

2.1 聚合條件優(yōu)化

2.1.1 催化劑用量的影響

在n(起始劑):n(PO):n(EO)=1:15:10，聚合時間20 h的條件下，催化劑KOH用量對中間體羥值的影響如圖4所示。隨著KOH質(zhì)量分數(shù)的增加，中間體羥值逐漸降低，表明分子量逐漸增大。當KOH質(zhì)量分數(shù)為1.5%時，中間體分子量達到最大。因此，適宜的KOH用量為1.5%。