[发明专利]一种高温增稠效应的gemini型咪唑表面活性剂、蠕虫状胶束及其应用

说明书

本发明涉及表面活性剂技术领域内一种高温增稠效应的gemini型咪唑表面活性剂、蠕虫状胶束及其应用，本发明的高温增稠效应的gemini型咪唑表面活性剂的分子式为：[C_n‑C₂‑C_nim]Br₂(n=16,18)。该gemini型咪唑表面活性剂在水中单组分条件下，所形成的蠕虫状胶束在高温下具有高的稳定性和黏弹性；其特有的结构，使其在水中不需要添加剂便可形具有高温增稠效应的蠕虫状胶束；并且[C_n‑C₂‑C_nim]Br₂(n=16,18)在水相中浓度为91～143 mmol∙L^‑1时，在25～97℃温度范围内体系表现为热稳定性优异的蠕虫状胶束，使发明的[C_n‑C₂‑C_nim]Br₂(n=16,18)在水中形成的高温蠕虫状胶束，可作三次采油驱油剂、合成纳米材料的软模板、润滑剂等。

技术领域

本发明涉及表面活性剂技术领域，特别涉及一类gemini型咪唑表面活性剂形成的高温蠕虫状胶束及其性质。

背景技术

蠕虫状胶束是表面活性剂分子在水中的一种聚集状态，通常可通过改变溶剂的类型、体系浓度、加盐、与助表面活性剂的复配方式以及温度等，获得蠕虫状胶束。此种聚集状态的特点在于它具有类似于凝胶的三维网状结构，具有较好的粘弹性，在一定的浓度和温度范围内可维持其流变性能。正因为蠕虫状胶束具备黏弹性，它在工业催化、采油、冷热流体的减阻、纳米材料的制备以及各种清洁产品的增稠，低温下的黏弹蠕虫状胶束研究已经有很多，而实际上，三次采油的的地下温度通常在70℃左右，高速机械加工时温度也比较高，作为合成纳米材料的软模板时有时需要在较高温度下进行，但高温下能形成黏弹性的蠕虫状胶束研究非常少见。

目前关于蠕虫状胶束制备的研究主要是通过表面活性剂加盐，或者加入助溶剂而形成，其在一定温度范围内，黏弹性与温度呈负相关，即随温度增加，黏弹性减小，因而在实际应用中，导致其应用的温度范围比较窄。例如中国专利ZL201510904275.2中发现的一种温敏性蠕虫体系，通过复配的方式，将双子季铵盐阳离子表面活性剂（14-3(OH)-14(2Cl)）与Brij30组合，使其在水中有蠕虫状胶束的聚集状态，该复配体系随双子季铵盐阳离子表面活性剂增加，温度增稠效应减弱。通过调整两者的比例，在18～25℃温度范围内保持蠕虫状胶束的聚集状态的同时，还具有温度增稠效应，可应用于护手霜和油田压裂液。可见该体系温度效应范围窄，当温度高于25℃使，胶束解体，可见窄的温度响应区间限制了其使用范围。还有单一表面活性剂在水中就能形成蠕虫状胶束的研究很少，就算体系具有一定的黏弹性，但是随温度的升高，其黏弹性与温度呈负相关。例如，氯化十六烷基吡啶和水杨酸钠在水中所形成的蠕虫状胶束，随温度增加，其黏弹性逐渐下降。单一表面活性剂体系在较高温度下还能维持较高黏弹性的研究更少，限制了单一表面活性剂所构成蠕虫状胶束的应用。之前我们发现一类具有温度增粘效应的季铵盐型咪唑离子液体表面活性剂溴化1-十八烷基-3-壬基咪唑（专利申请号：CN201911391544.4；公布号：CN111153857A，咪唑类表面活性剂及其形成的温度增稠型蠕虫状胶束），在水中无其他添加剂时可形成具有温度增稠效应的蠕虫状胶束，但该种蠕虫状胶束存在的温度焦仍然小于70 ℃，不能满足高温生产的需要。

发明内容

本发明针对现有技术的中表面活性剂在高温状态下蠕虫状胶束不稳定的问题，首先提供一种高温增稠效应的gemini型咪唑表面活性剂，实现70 ℃以上的高温状态下蠕虫状胶束仍稳定存在，并且在一定的高温范围内胶束的黏弹性与温度正相关，以适应高温工作需求。

本发明的目的是这样实现的，一种高温增稠效应的gemini型咪唑表面活性剂，其特征在于，其分子式为 [C_n-C₂-C_nim]Br₂(n=16,18)，结构式如下所示：

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通过以下步骤制备：