[发明专利]一种季铵型表面活性剂的制备

说明书

本发明涉及一种季铵型表面活性剂的制备方法。以亚磷酸三乙酯、氯乙酸乙酯、醛(辛醛、癸醛、十二醛)、叔氨(十二叔胺、十四叔胺、十六叔胺)，通过维蒂希‑霍纳尔反应、迈克尔加成反应生成阳离子表面活性剂。传统的酯基型季铵盐表面活性剂以酯基联接疏水链，本发明中的酯基以侧链的形式存在，具有较高的界面活性。此类表面活性剂具有四个优点：一是合成方法成熟，二是界面活性高，三是普适性好。

技术领域

本发明提供了一种季铵盐表面活性剂的制备方法，具体是利用经典的化学反应合成的α，β-不饱和羰基化合物与叔胺制备阳离子表面活性剂。

背景技术

石油作为“工业的血液”，对于国家安全、经济发展都起着至关重要的作用。中国的能源储量具有“多煤少油贫气”的特点，这造成了我国石油过度依赖进口的现状。虽然如大庆、胜利、长庆等大型油田已被发现，然而经过一次采油和二次采油之后仍有大量石油未被采出。我国石油储藏普遍存在高温高盐、低渗透和稠油等复杂地质条件，对开采技术挑战较大。

传统采油方式(一次采油，二次采油)仅能采出20-40％的地下石油，油层中残留了大量石油有待进一步开采。三次采油作为能有效提高石油的采收率的新技术，受到广大科研工作者高度重视。三次采油包括热力采油技术，气驱采油技术，微生物采油技术以及化学驱采油技术。化学驱采油技术因其“高性价比”受到大家高度关注。化学驱采油包括聚合物采油，碱水驱采油和表面活性剂驱采油技术。表面活性剂通过降低液-液界面、液-固界面的界面张力和改变岩石表面的润湿性提高采收率，是目前油田应用较为广泛的技术之一。国内外采油用表面活性剂主要以磺酸型阴离子表面活性剂为主，然而面对苛刻的油藏环境表现出活性低、耐盐性差等问题，且对开采设备和环境造成一定程度上的破坏，因此开发一类普适性高、性能稳定、成本低、易降解的新型表面活性剂成为目前研究的热点话题。

季铵型表面活性剂具有良好的润湿性，生物毒性低、水溶液稳定等。传统的酯基型季铵盐表面活性剂以油脂为原料经过烷基化等反应合成以酯基连接亲水基团的阳离子表面活性剂，烷基化试剂如卤代烷、苄基氯等具有腐蚀性和毒性，会腐蚀生产设备提高了生产和储存成本。

发明内容

本发明的目的在于设计合成一种季铵型表面活性剂。为实现上述目的，本发明主要通过以氯乙酸乙酯、亚磷酸三乙酯、醛(辛醛，癸醛，十二醛)、叔氨(十二叔氨，十四叔氨，十六叔氨)等为原料，通过维蒂希-霍纳尔反应、迈克尔加成反应生成一种季铵型表面活性剂。

其合成方法主要包括如下步骤：

第一步：磷叶立德中间体的制备。将亚磷酸三乙酯加入250mL三口瓶中，磁力搅拌，加热升温至110℃，逐滴加入氯乙酸乙酯，滴加完毕后升温至130℃，反应10小时以上，得到磷叶立德中间体。

第二步：α，β-不饱和羰基化合物的制备。称取磷叶立德中间体，在100mL三口瓶中加入一定量四氢呋喃，降温至0℃左右。称取一定量的NaH加入到四氢呋喃溶液中，机械搅拌15分钟后，气泡消失。称取一定量的醛(辛醛，癸醛，十二醛)滴加到氮气保护的混合溶液中，以2秒每滴的速度滴加，滴加完毕后继续反应10小时，得到相应的α，β-不饱和羰基化合物。

第三步：最终产物的制备。在100mL三口瓶中，称取一定质量的α，β-不饱和羰基化合物加入乙醇溶剂中，磁力搅拌，加入一定量的乙醇钠，加热升温至60℃，滴加相应的叔氨，升温至80℃左右，反应数小时。反应结束后，真空旋蒸除去乙醇溶剂，得到最终产物。

在本发明中，第一步制取过程是，亚磷酸三乙酯和氯乙酸乙酯的摩尔比为1∶1～1∶1.2，反应时间为10h～12h，反应温度为120℃～140℃，得到磷叶立德中间体。

在本发明中，第二步制取过程是，磷叶立德中间体和醛(辛醛，癸醛，十二醛)的摩尔比为1∶1～1∶1.2，反应时间为8h～12h，反应温度为0℃～10℃，NaH的量为1.1～1.4当量，得到相应的α，β-不饱和羰基化合物。