CN112010912A - 钻井液用烷基糖苷表面活性剂及其制备方法以及在钻井液中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油田化学领域，公开了一种烷基糖苷表面活性剂及其制备方法以及在钻井液中的应用。所述制备方法包括：(1)将废纸和脱墨剂接触进行脱墨预处理，得到脱墨浆；(2)在双阴离子的离子液体催化剂存在下，将脱墨浆与脂肪醇接触进行脱水缩合反应；(3)采用无水乙醚对脱水缩合反应后的产物进行萃取，将有机相进行真空干燥和/或减压蒸馏处理，得到烷基糖苷表面活性剂。该方法能够有效降低表面活性剂的生产成本，且以废纸为资源能够实现节约环保双赢。
Description
技术领域
本发明涉及油田化学领域，具体涉及一种钻井液用烷基糖苷表面活性剂及其制备方法以及在钻井液中的应用。
背景技术
烷基糖苷是由葡萄糖和天然脂肪醇在催化剂(酸)的作用下脱去一分子水生成的产物，该产物组成一般为单苷、二苷、三苷和多苷的混合物，所以又称为烷基多苷。烷基多苷是一种性能较全面的新型表面活性剂，其性能优于其它传统的表面活性剂，而且对皮肤的刺激性、生物降解性、毒性等方面都有着独特的性能，被广泛应用于石油、纺织、食品、塑料、医药、农药、涂料环保和化妆品等各方面。
废纸，又被称为“二次纤维”，泛指在生产生活中经过使用而废弃的可循环再生资源，包括各种高档纸、黄板纸、废纸箱、切边纸、打包纸、企业单位用纸、工程用纸、书刊报纸等等。
废纸的主要成分是纤维素，在使用过程中其内部纤维结构形态并没有受到严重损坏，有良好的吸附性、生物降解性、亲水性、生物相容性和低毒性，是一种优良的纤维资源。
目前废纸回收利用主要的途径是脱墨后生产再生纸。然而，废纸的反复回收和造纸过程会对纤维造成损伤，降低纤维的机械性能，而且废纸纤维再造纸最多只能回收利用6-7次，且废纸中含有的非纤维成分导致再生纸的加工困难。
通过将废纸转为可利用资源，能够取得环境保护和高效利用生物质能源的双重收益。
目前，还没有关于废纸制备烷基糖苷表面活性剂的相关报道。因此，针对废纸制备烷基糖苷表面活性剂的研究具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的将废纸转为可利用资源的空间有限的问题，提供一种烷基糖苷表面活性剂及其制备方法以及在钻井液中的应用，该方法能够有效降低表面活性剂的生产成本，且以废纸为资源能够实现节约环保双赢。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种烷基糖苷表面活性剂的制备方法，其中，所述制备方法包括：
(1)将废纸和脱墨剂接触进行脱墨预处理，得到脱墨浆；
(2)在双阴离子的离子液体催化剂存在下，将所述脱墨浆与脂肪醇接触进行脱水缩合反应；
(3)采用无水乙醚对所述脱水缩合反应后的产物进行萃取得到有机相和水相，将所述有机相进行真空干燥和/或减压蒸馏处理，得到烷基糖苷表面活性剂。
本发明第二方面提供了一种由前述所述的制备方法制备得到的钻井液用烷基糖苷表面活性剂。
本发明第三方面提供了一种前述所述的钻井液用烷基糖苷表面活性剂在钻井液中的应用。
通过上述技术方案，本发明具有以下优势：
(1)本发明利用废纸制备烷基糖苷表面活性剂，充分利用了废纸的使用价值，实现了变废为宝，既节约了生产成本，降低生产费用，又解决了部分城市生活垃圾的污染问题，具有重大的社会价值。
(2)使用本发明的离子液体催化剂，合成转化率可达75％以上，且产品色泽良好，纯度高，符合国家标准；该离子液体催化剂可反复使用，回收率可达90％以上。
(3)本发明中的烷基糖苷表面活性剂可以降低表面张力和水活度，具有良好的生物降解性、刺激性小、安全无毒。
附图说明
图1是采用本发明的方法制备得到的烷基糖苷表面活性剂的红外光谱图；
图2是实施例1制备的烷基糖苷表面活性剂的表面张力随浓度变化的示意图。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供了一种烷基糖苷表面活性剂的制备方法，其中，所述制备方法包括：
(1)将废纸和脱墨剂接触进行脱墨预处理，得到脱墨浆；
(2)在双阴离子的离子液体催化剂存在下，将所述脱墨浆与脂肪醇接触进行脱水缩合反应；
(3)采用无水乙醚对所述脱水缩合反应后的产物进行萃取得到有机相和水相，将所述有机相进行真空干燥和/或减压蒸馏处理，得到烷基糖苷表面活性剂。
在本发明中，本发明的发明人以废纸为研究对象，对废纸进行脱墨预处理，然后采用自制的双阴离子的离子液体催化剂，该双阴离子的离子液体催化剂含有两种阴离子，一方面，能够起到催化纤维素水解为葡萄糖，另一方面，也能够催化葡萄糖和脂肪醇进行脱水缩合反应，即，先将废纸中的纤维素水解成葡萄糖，葡萄糖与脂肪醇(例如，正辛醇)进行脱水缩合反应得到烷基糖苷表面活性剂。该制备方法的成本低，且该烷基糖苷表面活性剂具有亲水的特性。
根据本发明，所述双阴离子的离子液体催化剂具有式(I)所示的结构表达式：
其中，X选自醋酸根离子、氟硼酸根离子和氯离子中的一种或多种；
其中，Y选自氯离子、溴离子和硝酸根离子中的一种或多种。
根据本发明，所述脱墨剂包括NaOH、H2O2、Na2SiO3和水中的一种或多种，且以所述脱墨剂的总重量为基准，NaOH的含量为4-6wt％，H2O2的含量为8-12wt％，Na2SiO3的含量为8-12wt％，水的含量为70-80wt％；优选地，所述以所述脱墨剂的总重量为基准，NaOH的含量为4-5wt％，H2O2的含量为9-10wt％，Na2SiO3的含量为9-10wt％，水的含量为75-80wt％。在本发明中，需要说明的是，NaOH、H2O2、Na2SiO3和水的总重量为百分之百。
根据本发明，在步骤(1)中，所述废纸与所述脱墨剂的重量比为(1-4)：20，优选为(2-3)：20。
根据本发明，在步骤(1)中，该方法还包括：将所述脱墨浆进行抽滤、洗涤、烘干和粉碎处理；优选地，将所述粉碎处理后的产物过40-60目筛。
根据本发明，所述脱墨预处理的条件包括：温度为80-100℃，时间为1-2h；优选地，温度为80-90℃，时间为1.5-2h。
在本发明中，将废纸可以裁剪成大小例如为5cm×5cm碎片烘干备用，纸碎片的大小没有具体限定，只要更小利于溶解即可。将烘干的废纸置于容器例如烧杯中，容器的大小没有具体限定，只要能够利于废纸溶解搅拌即可，加入配制好的脱墨剂，在脱墨预处理条件下优选在搅拌条件下脱墨，待反应结束冷却后用G1砂芯漏斗进行抽滤，并用蒸馏水反复洗涤至溶液呈中性，将洗涤后的样品烘干，得到烘干后的脱墨浆，粉碎后过40-60目筛备用。
根据本发明，在步骤(2)中，所述脱墨浆与所述双阴离子的离子液体催化剂的用量比为100：(0.5-1.5)，优选为100：(1-1.5)。
根据本发明，所述脱墨浆与所述脂肪醇的用量的质量比为1：(2-4)，优选为1：(3-4)。
根据本发明，所述脂肪醇选自正辛醇、异辛醇和1-癸醇中的一种或多种；优选为正辛醇。
根据本发明，所述废纸选自公室废纸、书刊和报纸中的一种或多种。
根据本发明，所述脱水缩合反应的条件包括：温度为80-100℃，时间为2-4h；优选地，温度为80-90℃，时间为3-4h。
根据本发明，在步骤(3)中，所述真空干燥的条件包括：温度50-60℃，时间为48-50h；优选地，温度为50-55℃，时间为48-49h。
根据本发明，所述减压蒸馏的条件为：温度为100-120℃、压力为400-1200Pa。
根据本发明，将所述脱墨浆与脂肪醇进行混合，将混合物加入到带有回流冷凝装置的四口烧瓶内，在油浴中加热升温，待搅拌均匀后，加入双阴离子的离子液体催化剂，搅拌进行脱水缩合反应，待反应结束后，采用无水乙醚对所述脱水缩合反应后的产物进行萃取，萃取中的有机相含有烷基糖苷表面活性剂和脂肪醇(例如，正辛醇)，水相中含有离子液体催化剂。将萃取得到的水相真空干燥48h，得到离子液体催化剂。将有机相真空干燥后，再采用减压蒸馏方法，除去正辛醇，得到烷基糖苷表面活性剂粗产品。
根据本发明，所述的制备方法还包括：将所述烷基糖苷表面活性剂粗产品与Na2CO3和双氧水接触进行提纯处理；在本发明中，所述Na2CO3的用量为所述烷基糖苷表面活性剂的2-4wt％，优选为2-3wt％；所述双氧水的用量为所述烷基糖苷表面活性剂的30-60wt％，优选为40-50wt％。
根据本发明，所述提纯处理的条件包括：pH为7-9，温度为80-100℃，时间为1-3h；优选地，pH为8-9，温度为90-100℃，时间为1-2h。
根据本发明，所述双阴离子的离子液体催化剂的制备方法包括：
(a)在N2保护下，将咪唑与卤代醇进行季胺化反应，制备中间体羟基功能化咪唑类离子液体；
(b)将所述羟基功能化咪唑类离子液体与醋酸接触进行反应，得到羟基功能化咪唑醋酸盐离子液体；
(c)在N2保护下，将吡啶与卤代酸进行亲核取代反应，制备羧基功能化吡啶类离子液体；
(d)将所述羟基功能化咪唑醋酸盐离子液体、所述羧基功能化吡啶类离子液体进行混合，在(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)(EDC)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)和二氯甲烷(DCM)催化体系下进行酯化反应，得到双阴离子的离子液体催化剂。
根据本发明，在步骤(a)中，所述咪唑选自N-甲基咪唑、N-辛基咪唑和2，4-二甲基咪唑中的一种或多种，优选为N-甲基咪唑；所述卤代醇选自4-溴-1-丁醇、2-溴乙醇和3-溴-1-丙醇中的一种或多种，优选为4-溴-1-丁醇。
根据本发明，在步骤(a)中，所述咪唑与所述卤代醇的质量比为1：(1-1.5)，优选为1：(1-1.2)。
根据本发明，在步骤(a)中，一种优选的具体实施方式为：在油浴条件下，将N-甲基咪唑加入到含少量干燥甲苯的三口烧瓶中，在氮气保护下滴加4-溴-1-丁醇和甲苯溶液，在90-120℃、1000-1500r/min的条件下搅拌24-48h进行季胺化反应；优选地，在温度为100-110℃，搅拌速率为1200-1300r/min的条件下搅拌30-36h。反应结束冷却后，甲苯在氮气保护下除去，所得固体在少量乙腈中重结晶两次后再用少量乙酸乙酯清洗，在温度为100℃的真空干燥箱中烘干，得到中间产物1-羟基丁基-3甲基咪唑溴盐。
根据本发明，在步骤(a)中，所述卤代醇与甲苯的质量比为2：(0.5-1.5)，优选为2：(0.5-1)。
根据本发明，在步骤(b)中，所述反应的条件包括：温度为10-20℃，优选为10-15℃；优选地，所述羟基功能化咪唑类离子液体与所述醋酸的质量比为1：(1-1.5)，优选为1：(1-1.2)。
根据本发明，在步骤(b)中，一种优选的具体实施方式为：在装有回流冷凝管的四口瓶中加入上述中间产物1-羟基丁基-3甲基咪唑溴盐，再缓慢滴加醋酸溶液，用冰水控制反应条件，反应完成后，用甲苯反复洗涤，在70-80℃下减压蒸馏1-2h除去多余的甲苯，并于真空干燥器中干燥24h得到1-羟基丁基-3甲基咪唑醋酸盐离子液体。
根据本发明，在步骤(c)中，所述卤代酸选自4-氯丁酸、4-溴丁酸和3-溴丙酸中的一种或多种，优选为4-氯丁酸。优选地，所述吡啶与所述卤代酸的质量比为1：(1-3)，优选为1：(2-3)；所述吡啶与所述无水乙醇的质量比为1：4。
根据本发明，在步骤(c)中，一种优选的具体实施方式为：在氮气保护下，将吡啶、4-氯丁酸和无水乙醇加入到圆底烧瓶中，在70-100℃、1000-1500r/min的条件下搅拌12-24h进行亲核取代反应；优选地，在温度为70-80℃，搅拌速率为1200-1300r/min的条件下搅拌18-20h。反应完成后，用少量无水乙醚反复洗涤，并于真空干燥器中干燥24h得到含羧基功能基团的4-氯丁酸基吡啶氯盐离子液体。
根据本发明，在步骤(d)中，一种优选的具体实施方式为：将1-羟基丁基-3甲基咪唑醋酸盐离子液体和4-氯丁酸基吡啶氯盐离子液体置于圆底烧瓶中，加入DCM进行混合，其中，所述1-羟基丁基-3甲基咪唑醋酸盐离子液体、4-氯丁酸基吡啶氯盐离子液体与DCM质量比为1：(1-1.5)：(1-5)，优选为1：(1-1.2)：(2-4)；冰水浴搅拌下加入DMAP和EDC进行反应，其中，反应的条件优选为：在温度为0-10℃，搅拌速率为1000-1200r/min的条件下搅拌5-10min，后升温至80-90℃保持7-8h；所述EDC、DMAP与DCM的质量比为2：1：20；降至室温，加入少量蒸馏水破坏掉未反应的EDC，后进行抽滤并于真空干燥器中干燥24h，再用硅胶柱进行层析分离得到目标产物离子液体，其中硅胶柱层析分离中，淋洗液为水∶乙醇∶氯仿＝1∶5∶8，展开剂为水∶乙酸∶甲醇＝1∶2∶10。
本发明第二方面提供了一种由前述所述的制备方法制备得到的钻井液用烷基糖苷表面活性剂。
根据本发明，所述钻井液用烷基糖苷表面活性剂的表征如图1正辛基葡糖苷的红外谱图中所示，从图1中能够看出：在3400cm-1处归属于羟基的伸缩振动峰，2920～2850cm-1归属于-CH3和-CH2的对称与反对称伸缩振动峰，1600cm-1归属于C-O-C糖苷键的振动峰，1100～1000cm-1归属于C-O-C与羟基上的C-O的弯曲振动，915cm-1为葡萄糖吡喃环的振动峰，700cm-1处为亚甲基的弯曲振动峰。
根据本发明，所述钻井液用烷基糖苷表面活性剂为含有50-60％辛基糖苷的无色或淡黄色透明水溶液，易溶于水，表面张力低(约为0.029-0.032N/m)，HLB值约为15-17，且无毒、无害、无刺激、可生物降解。
本发明第三方面提供了一种前述所述的钻井液用烷基糖苷表面活性剂在钻井液中的应用。
根据本发明，所述钻井液为水基钻井液，优选情况下，所述水基钻井液包括25％烷基糖苷表面活性剂+1％膨润土+1％流型调节剂+0.3％降滤失剂+0.2％氢氧化钠+72.5％水。
在本发明中，所述降滤失剂为阳谷县龙泉化工厂名称为SMP-1(磺化酚醛树脂)的市售品，所述流型调节剂为淄博海澜化工有限公司名称为XC(黄原胶)的市售品，所述膨润土为山东华潍膨润土有限公司名称为华潍钠土的市售品。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中：
表面张力通过表/界面张力测量仪测得，该表/界面张力测量仪购自北京东方德菲仪器有限公司，型号为DCAT21；
烷基糖苷表面活性剂的CODcr理论值采用HH-6型化学耗氧量测定仪测试，该HH-6型化学耗氧量测定仪测试购自北京精测电子科技有限公司；
烷基糖苷表面活性剂的BOD5采用880型数字式BOD5测定仪进行测量，该880型数字式BOD5测定仪购自青岛路博兴业环保科技有限公司；
辛基糖苷原料为上海羽朵生物公司牌号为JM8689的市售品。
实施例1
本实施例在于说明采用本发明的方法制备得到的烷基糖苷表面活性剂。
(1)废纸预处理
在1.5L去离子水中加入100g NaOH、200g H2O2、200g Na2SiO3，在60℃下搅拌均匀。取废纸(具体为办公室废纸)300g，将废纸裁剪成大小为5cm×5cm碎片，将烘干的废纸置于烧杯中，加入配制好的脱墨剂，在80℃下搅拌2h，待反应结束冷却后用G1砂芯漏斗抽滤，并用蒸馏水反复洗涤至溶液呈中性，将洗涤后的样品烘干，得到烘干后的脱墨浆250g，粉碎后过40目筛备用。
(2)双阴离子的离子液体催化剂的制备
(a)将50mL N-甲基咪唑加入到含少量干燥甲苯的250mL圆底烧瓶中，在氮气保护下向油浴中的圆底烧瓶滴进60mL 4-溴-1-丁醇和30mL甲苯溶液。在110℃、1300r/min的条件下搅拌36h进行季胺化反应，反应结束冷却后，所得固体在少量乙腈中重结晶两次后再用少量乙酸乙酯清洗，在温度为100℃的真空干燥箱中烘干，得到中间产物1-羟基丁基-3甲基咪唑溴盐48mL。
(b)在装有回流冷凝管的四口瓶中加入上述中间产物1-羟基丁基-3甲基咪唑溴盐，再缓慢滴加57mL醋酸溶液，用冰水控制反应温度在15℃左右，反应完成后，用甲苯反复洗涤，在80℃下减压蒸馏2h除去多余的甲苯，并于真空干燥器中干燥24h，得到28g 1-羟基丁基-3甲基咪唑醋酸盐离子液体。
(c)在氮气氛围下，将30mL吡啶、60mL 4-氯丁酸和120ml无水乙醇加入到250mL圆底烧瓶中，在80℃、1300r/min的条件下搅拌20h进行亲核取代反应。反应完成后，用少量无水乙醚反复洗涤，并于真空干燥器中干燥24h得到25g含羧基功能基团的4-氯丁酸基吡啶氯盐离子液体。
(d)在装有回流冷凝管的四口瓶中加入上述中间产物1-羟基丁基-3甲基咪唑醋酸盐离子液体、含羧基功能基团的4-氯丁酸基吡啶氯盐离子液体、50mL DCM、5mL EDC和2.5mLDMAP，在10℃、1200r/min条件下搅拌10min后升温至80℃，保持8h。降至室温，加入少量蒸馏水破坏掉未反应的EDC，后进行抽滤并于真空干燥器中干燥24h，再用硅胶柱进行层析分离得到20g目标产物离子液体，其中硅胶柱层析分离中，淋洗液为水∶乙醇∶氯仿＝1∶5∶8，展开剂为水∶乙酸∶甲醇＝1∶2∶10。
结果制备得到的双阴离子的离子液体催化剂的结构表达式中，X为醋酸根离子，Y为氯离子。
(3)烷基糖苷表面活性剂的制备
取250g干燥的脱墨浆和840mL正辛醇进行混合，加入3.75g双阴离子的离子液体催化剂，80℃下反应3h，待反应结束后，采用无水乙醚对所述脱水缩合反后的产物进行萃取，萃取中的有机相含有烷基糖苷表面活性剂和正辛醇，水相中含有离子液体催化剂。将萃取得到的水相真空干燥48h，得到3.4g离子液体催化剂。将有机相于50℃下真空干燥48h后，在110℃、1000Pa下减压蒸馏除去正辛醇，得到230g烷基糖苷表面活性剂粗产品。
(4)烷基糖苷表面活性剂的提纯
将上述得到的烷基糖苷表面活性剂粗产品加入6.5g Na2CO3，在90℃、常压下搅拌1h，调节体系pH值为8.5，分3次加入100mL浓度为30％的双氧水，漂白1h，加入适量硼氢化钠调节pH值，对混合物进行过滤、干燥、冷却，得到225g烷基糖苷表面活性剂产品，记为APG-1。
实施例2
按照与实施例1相同的制备方法制备钻井液用烷基糖苷表面活性剂，所不同之处在于：在步骤(3)中，将“正辛醇”修改为“异辛醇”；所述脱水缩合反应温度为85℃；所述脱墨浆与所述双阴离子的离子液体催化剂的用量比为100：1。
得到钻井液用烷基糖苷表面活性剂，记为APG-2。
实施例3
按照与实施例1相同的制备方法制备钻井液用烷基糖苷表面活性剂，所不同之处在于：在步骤(3)中，将“正辛醇”修改为“1-癸醇”；待反应结束后，采用无水乙醚对所述脱水缩合反后的产物进行萃取，萃取中的有机相含有烷基糖苷表面活性剂和1-癸醇，水相中含有离子液体催化剂。再用清水对烷基糖苷表面活性剂和1-癸醇进行萃取，萃取得到的水相中含有烷基糖苷表面活性剂，将萃取得到的水相真空干燥24h。
得到钻井液用烷基糖苷表面活性剂，记为APG-3。
实施例4
按照与实施例1相同的制备方法制备钻井液用烷基糖苷表面活性剂，所不同之处在于：在步骤(2)中的(c)中，将“4-氯丁酸”修改为“4-溴丁酸”，结果制备得到的催化剂为“双阴离子的离子液体催化剂的结构表达式中，X为醋酸根离子，Y为溴离子”。
得到钻井液用烷基糖苷表面活性剂，记为APG-4。
实施例5
按照与实施例1相同的制备方法制备钻井液用烷基糖苷表面活性剂，所不同之处在于：在步骤(2)中的(b)中，将“醋酸”修改为“氟硼酸”；在步骤(2)中的(c)中，将“4-氯丁酸”修改为“4-溴丁酸”，结果制备得到的催化剂为“双阴离子的离子液体催化剂的结构表达式中，X为氟硼酸跟，Y为溴离子”。
得到钻井液用烷基糖苷表面活性剂，记为APG-5。
对比例1
采用现有技术中的烷基糖苷表面活性剂，其中，该烷基糖苷表面活性剂为含有50％辛基糖苷的无色透明液体，易溶于水，表面张力约为0.035N/m，HLB值为13-15，购自上海羽朵生物公司，型号为JM8689。
对比例2
按照与实施例1相同的制备方法制备烷基糖苷表面活性剂，所不同之处在于：没有步骤(2)，即，没有制备本发明的双阴离子的离子液体催化剂，进一步地，在步骤(3)中，将“离子液体催化剂”修改为“对甲苯磺酸”，即，所采用的催化剂不是本发明的双阴离子的离子液体催化剂，而是对甲苯磺酸，用量为脱墨浆重量的5％。
结果得到86g烷基糖苷表面活性剂产品。
对比例3
按照与实施例1相同的制备方法制备烷基糖苷表面活性剂，所不同之处在于：步骤(2)中，没有进行步骤(a)和步骤(b)，只进行步骤(c)和(d)，且只选用含羧基功能基团的4-氯丁酸基吡啶氯盐离子液体作为离子液体催化剂。
结果得到96g烷基糖苷表面活性剂产品。
测试例1
使用DCAT21表/界面张力测量仪测定室温下不同浓度的实施例1-5和对比例1-3制备的烷基糖苷表面活性剂的表面张力。测试结果如表1所示。
表1
由表1可以看出，随着质量浓度的增加，烷基糖苷表面活性剂能够降低溶液表面张力，当烷基糖苷溶液质量浓度为0.5％时，溶液的表面张力约为30mN/m，烷基糖苷表面活性剂降低表面张力的效果显著，达到了技术指标要求。
测试例2
临界胶束浓度(CMC)即表面张力接近于平衡时，表面活性剂分子在溶液中可缔合成胶束的最低浓度。根据测试例1中的实验结果做出相应的表面张力-质量浓度曲线图可知，当浓度大于0.5％以后，表面张力趋于平衡，则烷基糖苷表面活性剂的临界胶束浓度为0.5％。这一数值较低，表明实施例1制备的烷基糖苷表面活性剂的表面活性优良，根据所得的CMC值，可利用在1953年由日本川上十八太提出的经验公式计算HLB值，公式如下：
HLB＝7+4.02lg(1/CMC)(1)
因此，可计算实施例1制备得到的烷基糖苷表面活性剂的HLB值为16.25，亲水性很强，可做O/W型乳化剂。
测试例3
按照测试例1和测试例2的方法对实施例2-5和对比例1-3进行测试，结果如表2所示。
表2
测试例4
使用HH-6型化学耗氧量测定仪测试实施例1制备的烷基糖苷表面活性剂的CODcr理论值。
实验步骤如下：分别吸取3mL的蒸馏水(作为空白)和实施例1制备的烷基糖苷表面活性剂置于已清洗干净的反应管中，每支反应管内依次加入掩蔽剂1mL、专用氧化剂1mL和专用催化剂5mL，具塞摇匀。将反应管依次插入炉孔内进行消解，取出反应管，待其冷却至室温后测量CODcr值。
测量结果为：CODcr＝2104.4mg/L。
使用880型数字式BOD5测定仪进行测试实施例1制备的烷基糖苷表面活性剂的BOD5值。
实验步骤如下：取两只培养瓶，一只培养瓶中加入88mL生活污水(作为空白)，另外一只培养瓶中加入88mL的生活污水和88mL实施例1制备的烷基糖苷表面活性剂。在两只培养瓶内放入转子，在瓶口凹槽处放入少量烧碱。将两只培养瓶放进20℃±1℃的恒温培养箱中，进行测量。
测量结果为：BOD5＝1470mg/L。
BOD5/CODcr值＝69.85％，本发明所合成的烷基糖苷产品易于降解。
测试例5
按照测试例4的方法对实施例2-5和对比例1-3进行测试，结果如表3所示。
表3
测试例6
将实施例1-5和对比例1-3制备的烷基糖苷表面活性剂应用到水基钻井液中，其中，该水基钻井液含有的组分以及组分含量如下：
25％烷基糖苷表面活性剂+1％膨润土+1％流型调节剂+0.3％降滤失剂+0.2％氢氧化钠+72.5％水。
将制备得到的水基钻井液S1-S5和DS1-DS3进行表面张力；将制备得到的水基钻井液S1-S5和DS1-DS3的滤液进行水活度测试，测试结果如表4所示。
表4
| 钻井液 | 表面张力(mN/m) | 水活度 |
| S1 | 28.12 | 0.758 |
| S2 | 27.94 | 0.732 |
| S3 | 28.23 | 0.754 |
| S4 | 29.42 | 0.772 |
| S5 | 28.79 | 0.769 |
| DS1 | 32.89 | 0.845 |
| DS2 | 33.02 | 0.831 |
| DS3 | 34.16 | 0.857 |
表4结果表明：制备得到的水基钻井液S1-S5，由于采用了本发明制备的钻井液用烷基糖苷表面活性剂，能够显著降低表面张力和水活度，能够提高钻井液滤液返排效率，减轻深层低渗透储层水锁损害。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种钻井液用烷基糖苷表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将废纸和脱墨剂接触进行脱墨预处理，得到脱墨浆；
(2)在双阴离子的离子液体催化剂存在下，将所述脱墨浆与脂肪醇接触进行脱水缩合反应；
(3)采用无水乙醚对所述脱水缩合反应后的产物进行萃取得到有机相和水相，将所述有机相进行真空干燥和/或减压蒸馏处理，得到烷基糖苷表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述双阴离子的离子液体催化剂具有式(I)所示的结构表达式：
其中，X选自醋酸根离子、氟硼酸根离子和氯离子中的一种或多种；
其中，Y选自氯离子、溴离子和硝酸根离子中的一种或多种；
优选地，所述脱墨剂包括NaOH、H2O2、Na2SiO3和水中的一种或多种，且以所述脱墨剂的总重量为基准，NaOH的含量为4-6wt％，H2O2的含量为8-12wt％，Na2SiO3的含量为8-12wt％，水的含量为70-80wt％；
优选地，在步骤(1)中，所述废纸与所述脱墨剂的重量比为(1-4)：20。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，在步骤(1)中，该方法还包括：将所述脱墨浆进行抽滤、洗涤、烘干和粉碎处理；
优选地，将所述粉碎处理后的产物过40-60目筛；
优选地，所述脱墨预处理的条件包括：温度为80-100℃，时间为1-2h。
4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其中，在步骤(2)中，所述脱墨浆与所述双阴离子的离子液体催化剂的重量比为100：(0.5-1.5)；
优选地，所述脱墨浆与所述脂肪醇的用量的质量比为1：(2-4)；
优选地，所述脂肪醇选自正辛醇、异辛醇和1-癸醇中的一种或多种；
优选地，所述脱水缩合反应的条件包括：温度为80-100℃，时间为2-4h。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，在步骤(3)中，所述真空干燥的条件包括：温度为50-60℃，时间为48-50h；
优选地，所述减压蒸馏的条件为：温度为100-120℃、压力为400-1200Pa。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述双阴离子的离子液体催化剂的制备方法包括：
(a)在N2保护下，将咪唑与卤代醇进行季胺化反应，制备中间体羟基功能化咪唑类离子液体；
(b)将所述羟基功能化咪唑类离子液体与醋酸接触进行反应，得到羟基功能化咪唑醋酸盐离子液体；
(c)在N2保护下，将吡啶与卤代酸进行亲核取代反应，制备羧基功能化吡啶类离子液体；
(d)将所述羟基功能化咪唑醋酸盐离子液体、所述羧基功能化吡啶类离子液体进行混合，在(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)、4-二甲氨基吡啶和二氯甲烷催化体系下进行酯化反应，得到双阴离子的离子液体催化剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，在步骤(a)中，所述季胺化反应的条件包括：在温度为90-120℃，搅拌速率为1000-1500r/min的条件下搅拌24-48h；优选地，所述咪唑与所述卤代醇的质量比为1：(1-1.5)；更优选地，所述卤代醇选自4-溴-1-丁醇、2-溴乙醇和3-溴-1-丙醇中的一种或多种；
优选地，在步骤(b)中，所述反应的条件包括：温度为10-20℃；优选地，所述羟基功能化咪唑类离子液体与所述醋酸的质量比为1：(1-1.5)；
优选地，在步骤(c)中，所述亲核取代反应的条件包括：在温度为70-100℃，搅拌速率为1000-1500r/min的条件下搅拌12-24h；优选地，吡啶与所述卤代酸的质量比为1：(1-3)；更优选地，所述卤代酸选自4-氯丁酸、4-溴丁酸和3-溴丙酸中的一种或多种；
优选地，在步骤(d)中，所述酯化反应的条件包括：在温度为0-15℃，搅拌速率为1000-1500r/min的条件下搅拌5-20min，后升温至80-100℃保持6-10h；优选地，所述羟基功能化咪唑醋酸盐离子液体、所述羧基功能化吡啶类离子液体与二氯甲烷的质量比为1：(1-1.5)：(1-5)；优选地，(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)、4-二甲氨基吡啶与二氯甲烷的质量比为2：1：20。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的制备方法，其中，所述的制备方法还包括：将所述烷基糖苷表面活性剂与Na2CO3和双氧水接触进行提纯处理；
优选地，所述Na2CO3的用量为所述烷基糖苷表面活性剂的2-4wt％，所述双氧水的用量为所述烷基糖苷表面活性剂的30-60wt％；
优选地，所述提纯处理的条件包括：pH为7-9，温度为80-100℃，时间为1-3h。
9.一种权利要求1-8中任意一项所述的制备方法制备得到的钻井液用烷基糖苷表面活性剂。
10.一种权利要求9所述的钻井液用烷基糖苷表面活性剂在钻井液中的应用。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113429954A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-09-24 | 南华大学 | 驱油表面活性剂体系及其制备方法和应用 |
| CN115058239A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-09-16 | 中国石油大学(华东) | 离子液体微乳液稠油改质降粘剂及其制备方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101100822A (zh) * | 2007-07-04 | 2008-01-09 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 利用离子液体进行办公废纸脱墨脱色的方法 |
| CN102337691A (zh) * | 2011-09-26 | 2012-02-01 | 山东轻工业学院 | 一种改善废新闻纸脱墨浆性能的方法 |
| CN102337692A (zh) * | 2011-09-26 | 2012-02-01 | 山东轻工业学院 | 一种改善混合办公废纸脱墨浆性能的方法 |
| CN102382909A (zh) * | 2011-09-22 | 2012-03-21 | 华南理工大学 | 办公废纸酸水解糖化的方法 |
| CN103003291A (zh) * | 2010-03-12 | 2013-03-27 | 康斯乔最高科学研究公司 | 在单反应器中由纤维素制取可生物降解表面活性剂的方法 |
| CN103882763A (zh) * | 2014-04-03 | 2014-06-25 | 齐鲁工业大学 | 一种改善再生植物纤维原料性能的方法 |
| CN104031462A (zh) * | 2014-05-28 | 2014-09-10 | 南京恩泽维生物技术有限公司 | 基于葡萄糖烷基糖苷的废纸脱墨分离剂 |
| CN106188332A (zh) * | 2015-04-30 | 2016-12-07 | 滁州市苏源化工有限公司 | 一种在温和条件下进行生物质多糖材料的转化方法 |
| CN110548493A (zh) * | 2019-09-29 | 2019-12-10 | 陕西科技大学 | 咪唑离子液体改性的脱墨废报纸基吸附剂及其制备方法 |
-
2020
- 2020-09-11 CN CN202010955134.4A patent/CN112010912B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101100822A (zh) * | 2007-07-04 | 2008-01-09 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 利用离子液体进行办公废纸脱墨脱色的方法 |
| CN103003291A (zh) * | 2010-03-12 | 2013-03-27 | 康斯乔最高科学研究公司 | 在单反应器中由纤维素制取可生物降解表面活性剂的方法 |
| CN102382909A (zh) * | 2011-09-22 | 2012-03-21 | 华南理工大学 | 办公废纸酸水解糖化的方法 |
| CN102337691A (zh) * | 2011-09-26 | 2012-02-01 | 山东轻工业学院 | 一种改善废新闻纸脱墨浆性能的方法 |
| CN102337692A (zh) * | 2011-09-26 | 2012-02-01 | 山东轻工业学院 | 一种改善混合办公废纸脱墨浆性能的方法 |
| CN103882763A (zh) * | 2014-04-03 | 2014-06-25 | 齐鲁工业大学 | 一种改善再生植物纤维原料性能的方法 |
| CN104031462A (zh) * | 2014-05-28 | 2014-09-10 | 南京恩泽维生物技术有限公司 | 基于葡萄糖烷基糖苷的废纸脱墨分离剂 |
| CN106188332A (zh) * | 2015-04-30 | 2016-12-07 | 滁州市苏源化工有限公司 | 一种在温和条件下进行生物质多糖材料的转化方法 |
| CN110548493A (zh) * | 2019-09-29 | 2019-12-10 | 陕西科技大学 | 咪唑离子液体改性的脱墨废报纸基吸附剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| NICOLAS VILLANDIER等: "One pot catalytic conversion of cellulose into biodegradable surfactants", 《CHEM. COMMUN.》 * |
| NICOLAS VILLANDIER等: "Transformation of Cellulose into Biodegradable Alkyl Glycosides by Following Two Different Chemical Routes", 《CHEMSUSCHEM》 * |
| 任立伟: "钻井液用表面活性剂的研究与应用进展", 《中外能源》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113429954A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-09-24 | 南华大学 | 驱油表面活性剂体系及其制备方法和应用 |
| CN113429954B (zh) * | 2021-07-30 | 2022-07-12 | 南华大学 | 驱油表面活性剂体系及其制备方法和应用 |
| CN115058239A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-09-16 | 中国石油大学(华东) | 离子液体微乳液稠油改质降粘剂及其制备方法 |
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