阴离子驱油用表面活性剂

【摘要】：脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐(RO(CH_2CH_2O)_nCH_2CH_2SO_3Na)是一种阴离子-非离子复合型表面活性剂,具有优良的耐温和耐盐性能,理论上是理想的三次采油用表面活性剂,但由于合成产率较低,目前尚未实现大规模工业化生产。 本实验以甲苯为溶剂,用金属钠和椰油醇聚氧乙烯(3)醚(AEO_3)反应生成醇纳,再与2-氯乙基磺酸钠进行Williamson反应,合成了椰油醇聚氧乙烯醚磺酸钠(CAPES)。对第一步反应,控制金属钠和AEO_3的摩尔比为1:1,在氮气保护下于120℃下反应4h,醇钠的产率可达95%左右。第二步反应中,反应温度、反应时间和反应物摩尔比对终产物CAPES的产率有显著的影响。通过单因素实验与正交实验得到的最佳反应条件为:AEO_3 /氯乙基磺酸钠摩尔比为1:1.3,反应温度65℃,反应时间为4h。经用两相滴定法测定活性物含量,CAPES的产率可达82%。产品经除盐、乙醇重结晶和柱色谱分离后,经红外光谱和质谱表征,证明与目标化合物的分子结构完全相符,为C12/C14醇聚氧乙烯醚(n)磺酸盐,其中n为1~8。性能研究表明,CAPES在25℃时的cmc为6.50×10~(-4)mol/L,γ_(cmc)为32.20 mN/m,在气/液界面的饱和吸附量达到2.73×10~(-10)mol/cm~2,最小分子截面积A_min为0.61nm~2。表面活性略高于十二醇醚硫酸盐(AES),明显高于十二醇硫酸盐(SDS)。CAPES显示出优良的热稳定性和耐盐性。在中性和微碱性水介质中于80 oC下存放96小时,稳定度达到97%以上,明显高于AES;45oC下对NaCl、CaCl_2、MgSO_4的容忍度分别达到115,167和300g/L,与AES相当;以CAPES为表面活性剂制备微乳液,最佳盐度和中相盐宽亦与AES接近,耐盐能力明显高于烷基苯磺酸盐类表面活性剂。CAPES通过与两性表面活性剂复配,无需添加任何碱和中性电解质,可使大庆原油/水界面张力降到10~(-3)mN/m数量级,在无碱驱油剂领域具有重要的应用价值。