CN103725279B - 一种腰果酚双子表面活性剂及其制备方法 - Google Patents

一种腰果酚双子表面活性剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种腰果酚双子表面活性剂及其制备方法。该表面活性剂以腰果酚为原料，按照如下方法进行制备：1)将腰果酚磺化得到腰果酚磺酸，2)腰果酚磺酸碱化后与环氧氯丙烷反应得到中间体I，3)中间体I与二胺反应后提纯得到本发明提供的腰果酚双子表面活性剂。本发明提供的腰果酚双子表面活性剂能形成超低界面张力，表面活性高，用量少，适合三次采油做无碱驱油剂，并且本发明提供的制备方法，工艺简单，易于操作，收率高。

Description

一种腰果酚双子表面活性剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及化学领域，特别是一种腰果酚双子表面活性剂及其制备方法。
背景技术
表面活性剂由于其独特的既亲水又亲油的双亲结构，具有乳化、增溶、发泡、去污等多方面的应用性能，被广泛用于工业及日用化工领域。但目前主要依靠不可再生的石油资源，石油基产品占到市场份额的70-80％，而依靠生物质资源的植物油和动物油表面活性剂品种和产量相对较少，而且植物油资源是以椰子油和棕榈油为主，由于存在碳链分布某些性能在应用方面有所限制。腰果酚来源于腰果树果实壳液中，来源丰富且价格低廉，结构类似于石油基原料的烷基酚，工业上已将腰果酚合成树脂用于涂料和胶黏剂领域，而将腰果酚作为表面活性剂原料开发目前还有待进一步发展。双子表面活性剂具有比普通表面活性剂更高的降低表面张力的能力和较小的临界胶束浓度，被誉为最有可能成为21世纪广泛应用的一类表面活性剂。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种腰果酚双子表面活性剂及其制备方法，所述的这种腰果酚双子表面活性剂及其制备方法，以腰果酚为原料，得到一种能形成超低界面张力，表面活性高，用量少，适合于三次采油无碱驱油的腰果酚双子表面活性剂。
本发明提供的一种腰果酚双子表面活性剂，该腰果酚双子表面活性剂的分子通式为：
式中：M为Na+或K+，n为2-10。
本发明提供的制备腰果酚双子表面活性剂的方法，包括如下步骤：
1)将腰果酚磺化得到腰果酚磺酸；
2)将腰果酚磺酸碱化后与环氧氯丙烷反应得到中间体I；
3)将中间体II与二胺反应后提纯得到本发明提供的腰果酚双子表面活性剂。
上述制备方法的步骤1)中，在四口瓶中充分搅拌腰果酚，将发烟硫酸逐滴加入，反应温度控制在30-50℃，反应时间为1-3小时。将废酸分离后得到腰果酚磺酸。步骤2)中，在四口瓶中加入腰果酚磺酸，滴加碱溶液，使溶液pH为9-11，碱可以是氢氧化钠或氢氧化钾，加入适量的四丁基溴化铵，再滴加环氧氯丙烷，使体系温度恒定在80-110℃，反应时间2-6小时后分离得到中间体I。步骤3)中，将二胺逐滴加入到中间体I中，反应温度为40-80℃，反应时间0.5-2小时。二胺为乙二胺、1，3-丙二胺、1，4-丁二胺、1，5-戊二胺、1，6-己二胺、1，7-庚二胺、1，8-辛二胺、1，9-壬二胺和1，10-癸二胺。
上述制备方法的步骤1)-3)中，各反应物的用量如下：腰果酚与发烟硫酸的摩尔比为0.8-1.2∶0.9-1.3；腰果酚磺酸与环氧氯丙烷的摩尔比为0.8-1∶1.1-1.6，中间体I与二胺的摩尔比为0.8-1.5∶0.4-0.7。
以反应物选择腰果酚、发烟硫酸、氢氧化钠、环氧氯丙烷、1，3-丙二胺为例，上述制备方法步骤1)、步骤2)和步骤3)的化学反应方程式，分别如下所示：
本发明提供的腰果酚双子表面活性剂，具有如下特征：具有比普通表面活性剂低1-2个数量级的临界胶束浓度，临界胶束浓度为2.0×10-5-4.5×10-5mol／L，表面张力为27-35mN／m，该腰果酚双子表面活性剂在无碱情况下，与大庆原油得到10-2-10-4mN／m的超低界面张力值，可在三次采油中用于无碱表面活性剂驱油剂。
本发明提供的制备方法，工艺简单，易于操作，收率高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作出进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
在四口瓶中加入24.61g腰果酚，边搅拌边滴加14.47g发烟硫酸，滴加完毕后反应1小时，反应温度控制在35℃，将废酸分离后得到13.38g腰果酚磺酸，然后向第一步产品腰果酚磺酸中滴加适量氢氧化钠和四丁基溴化铵，再滴加7.04g环氧氯丙烷，使体系温度保持在85℃反应4小时后分离得到8.32g中间体I。将0.61g乙二胺逐滴加入到8.32g中间体I中，控制反应温度为55℃反应2小时后分离，得到5.24g浅黄色油状粘稠液体，收率为58.95％。此腰果酚双子表面活性剂的临界胶束浓度为4.21×10-5mol／L，表面张力为30.17mN／m，无碱情况下，0.3％表面活性剂浓度与大庆原油的超低界面张力为3.24×10-2mN／m。
实施例2
在四口瓶中加入27.31g腰果酚，边搅拌边滴加16.16g发烟硫酸，滴加完毕后反应1.5小时，反应温度控制在45℃，将废酸分离后得到15.67g腰果酚磺酸，然后向第一步产品腰果酚磺酸中滴加适量氢氧化钠和四丁基溴化铵，再滴加7.03g环氧氯丙烷，使体系温度保持在85℃反应4小时后分离得到9.20g中间体I。将0.81g1，3-丙二胺逐滴加入到g中间体I中，控制反应温度为℃反应小时后分离，得到8.27g浅黄色油状粘稠液体，收率为82.85％。此腰果酚双子表面活性剂的临界胶束浓度为4.07×10-5mol／L，表面张力为33.20mN／m，无碱情况下，0.3％浓度与大庆原油的超低界面张力为5.24×10-3mN／m。
实施例3
在四口瓶中加入27.32g腰果酚，边搅拌边滴加17.68g发烟硫酸，滴加完毕后反应2小时，反应温度控制在45℃，将废酸分离后得到21.40g腰果酚磺酸，然后向第一步产品腰果酚磺酸中滴加适量氢氧化钠和四丁基溴化铵，再滴加8.33g环氧氯丙烷，使体系温度保持在90℃反应5小时后分离得到11.39g中间体I。将1.07g1，4-丁二胺逐滴加入到g中间体I中，控制反应温度为℃反应小时后分离，得到6.17g浅黄色油状粘稠液体，收率为49.23％。此腰果酚双子表面活性剂的临界胶束浓度为3.67×10-5mol／L，表面张力为32.29mN／m，无碱情况下，0.3％浓度与大庆原油的超低界面张力为5.14×10-3mN/m。
实施例4
在四口瓶中加入25.82g腰果酚，边搅拌边滴加15.36g发烟硫酸，滴加完毕后反应1.5小时，反应温度控制在40℃，将废酸分离后得到19.49g腰果酚磺酸，然后向第一步产品腰果酚磺酸中滴加适量氢氧化钾和四丁基溴化铵，再滴加9.43g环氧氯丙烷，使体系温度保持在95℃反应4小时后分离得到10.08g中间体I。将1.12g1，5-戊二胺逐滴加入到g中间体I中，控制反应温度为℃反应小时后分离，得到7.63g浅黄色油状粘稠液体，收率为68.34％。此腰果酚双子表面活性剂的临界胶束浓度为4.08×10-5mol／L，表面张力为31.37mN／m，无碱情况下，0.3％浓度与大庆原油的超低界面张力为6.10×10-3mN／m。
实施例5
在四口瓶中加入30.02g腰果酚，边搅拌边滴加19.20g发烟硫酸，滴加完毕后反应2小时，反应温度控制在45℃，将废酸分离后得到15.67g腰果酚磺酸，然后向第一步产品腰果酚磺酸中滴加适量氢氧化钾和四丁基溴化铵，再滴加12.95g环氧氯丙烷，使体系温度保持在95℃反应3小时后分离得到8.76g中间体I。将2.16g1，8-辛二胺逐滴加入到g中间体I中，控制反应温度为℃反应小时后分离，得到6.53g浅黄色油状粘稠液体，收率为64.00％。此腰果酚双子表面活性剂的临界胶束浓度为5.47×10-5mol／L，表面张力为29.25mN／m，无碱情况下，0.3％浓度与大庆原油的超低界面张力为2.27×10-4mN／m。

Claims (4)

1.一种腰果酚双子表面活性剂，其特征在于：具有如下的结构通式
式中：M为Na+或K+，n为2-10；
以腰果酚为原料合成腰果酚双子表面活性剂，包括以下步骤：
1)将腰果酚磺化得到腰果酚磺酸；
2)将腰果酚磺酸碱化后与环氧氯丙烷反应得到中间体I；
3)将中间体I与二胺反应后提纯得到本发明提供的腰果酚双子表面活性剂；
所述步骤1)中，腰果酚与发烟硫酸的摩尔比为0.8-1.2∶0.9-1.3，反应温度为30-50℃，反应时间为1-3小时；
所述步骤2)中，腰果酚磺酸与环氧氯丙烷的摩尔比为0.8-1∶1.1-1.6，反应温度为80-110℃，反应时间2-6小时，碱液的用量是使反应溶液pH为9-11；
所述步骤3)中，中间体I与二胺的摩尔比为0.8-1.5∶0.4-0.7，反应温度为40-80℃，反应时间0.5-2小时。
2.权利要求1所述的腰果酚双子表面活性剂的制备方法，其特征在于：以腰果酚为原料合成腰果酚双子表面活性剂，包括以下步骤：
1)将腰果酚磺化得到腰果酚磺酸；
2)将腰果酚磺酸碱化后与环氧氯丙烷反应得到中间体I；
3)将中间体I与二胺反应后提纯得到本发明提供的腰果酚双子表面活性剂；
所述步骤1)中，腰果酚与发烟硫酸的摩尔比为0.8-1.2∶0.9-1.3，反应温度为30-50℃，反应时间为1-3小时；
所述步骤2)中，腰果酚磺酸与环氧氯丙烷的摩尔比为0.8-1∶1.1-1.6，反应温度为80-110℃，反应时间2-6小时，碱液的用量是使反应溶液pH为9-11；
所述步骤3)中，中间体I与二胺的摩尔比为0.8-1.5∶0.4-0.7，反应温度为40-80℃，反应时间0.5-2小时。
3.根据权利要求2所述的腰果酚双子表面活性剂的制备方法，其特征在于碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
4.根据权利要求2所述的腰果酚双子表面活性剂的制备方法，其特征在于二胺为乙二胺、1，3-丙二胺、1，4-丁二胺、1，5-戊二胺、1，6-己二胺、1，7-庚二胺、1，8-辛二胺、1，9-壬二胺和1，10-癸二胺。
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