[发明专利]一种氮杂环类Gemini离子液体表面活性剂及其合成方法和驱油体系

说明书

一种可用于弱碱采油体系的氮杂环类Gemini离子液体表面活性剂及其合成方法和驱油体系，其合成步骤包括：(a)将氮杂环化合物和二卤代烷烃在缚酸剂存在下，以醇为溶剂，微波反应得二氮杂环基烷烃；(b)将二氮杂环基烷烃和卤代烷烃溶于醇，微波反应得卤基Gemini离子液体表面活性剂；(c)进一步的，将卤基Gemini离子液体表面活性剂与非卤阴离子盐混溶于水，微波反应得非卤型Gemini离子液体表面活性剂。本合成技术无需催化剂，无需有毒有机溶剂，反应效率高，产物易提纯。所制得的表面活性剂可作为乳化剂或润湿剂单独或与其它助剂复配用于三次采油领域进行原油开采，所配制弱碱二元复合驱油体系与大庆原油间的界面张力为10supgt;‑3/supgt;～10supgt;‑1/supgt;mN/m，具有潜在工业应用前景。

技术领域：

本发明涉及可用于油田三次采油的新型驱油用表面活性剂领域，具体涉及一种Gemini离子液体表面活性剂及其合成方法和驱油体系。

背景技术：

离子液体型表面活性剂是一种新型功能化离子液体，通过向“可设计绿色溶剂”离子液体的母体上引入长疏水烷基链，改变阴离子种类，使得离子液体兼具双亲性和良好的表面活性，从而成为一种新型表面活性剂。这种表面活性剂兼具表面活性剂的双亲特性以及离子液体的可设计性，并且可以通过改变其分子结构中有机阳离子和阴离子的组成，从而使其具有全新的物化性能，因此也被称为“可设计表面活性剂”。其中Gemini离子液体表面活性剂结合了传统双子表面活性剂以及单碳链长链型离子液体二者的优点，并且由于杂环亲水头基的存在呈现出许多独特性质，已经证明离子液体的添加有助于降低油水界面张力、提高无强碱驱油体系驱油性能、有望解决目前油田三次采油过程中出现的强碱难题，在油田三次开采领域中具有较大应用潜力，引起了国内外相关科研工作者的广泛关注。

离子液体型表面活性剂的合成是其研究的重要方向之一，同时也是其工业化的基础与关键环节。目前，Gemini离子液体表面活性剂的合成，常用方法有两种：(1)先用联接基团将两个亲水头基连接，再通过亲水头基连接疏水基团。(2)先合成两个单体离子液体表面活性剂，再通过联接基团直接与亲水头基处的化学键连接。比如2003年Quagliotto P等采用第一种策略，首先以甲基吡啶为原料，在BuLi催化作用下与二溴烷烃-20℃反应，得到二吡啶基烷烃，再与十二烷基甲磺酸盐于140℃反应引入疏水烷基链。2007年，Baltazar等采用第一种策略，以咪唑和二溴烷烃为原料，以DMSO和甲苯为溶剂，在碱溶液存在下120℃反应2h，得到二咪唑基烷烃，再与溴代十二烷烃反应引入疏水烃基。2008年Ao等人以咪唑、丙烯腈和卤代烷烃为原料经3步约34h制备N-烷基咪唑，然后N-烷基咪唑和二溴丁烷在60～65℃反应24h，得到烷基链长为10～14的Gemini咪唑类溴代离子液体。2007年Zhou等以α-烷基吡啶和二溴丁烷为原料，回流反应72h合成了烷基链长为8～12的Gemini吡啶类溴代离子液体。上述现有技术均采用传统的溶剂回流法，反应过程中需要用到大量有机溶剂或使用催化剂，反应周期一般十几小时，甚至几天。此外，所得中间体和目标表面活性剂收率都较低，产物分离和提纯比较困难。

目前Gemini离子液体表面活性剂的合成方法普遍存在问题，比如合成条件苛刻(需使用大量有毒有机溶剂)、环保性差、选择性低、反应时间长等，限制了其工业化的推广应用。因此，亟需开发新的易于操作且安全性高的高效合成路线，从而改善现有工艺的生产限制瓶颈，高效合成性能稳定的产品，拓展离子液体表面活性剂的应用领域，研发无强碱驱油配方体系，满足石油开采行业的发展需求。

发明内容：

针对背景技术中Gemini离子液体表面活性剂的合成方法中反应周期长及需要使用大量有机溶剂等问题，本发明的目的是提供一种微波辐射合成Gemini离子液体表面活性剂的方法及其驱油体系。该合成方法具有操作简单，无催化剂参与，不使用有毒有机溶剂，反应效率高，安全性高，产物易提纯等特点。

本发明的一种Gemini离子液体表面活性剂，其结构通式为：