CN112694879B - 提高阴-阳离子表面活性剂复配洗油剂耐高温性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高阴‑阳离子表面活性剂复配洗油剂耐高温性能的方法,主要解决现有洗油剂耐温性差无法用于蒸汽驱的问题。本发明通过采用一种提高阴‑阳离子表面活性剂复配洗油剂耐高温性能的方法,包括将阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂与纳米材料混合、分散的步骤;其中,所述阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的摩尔比为(50~95):(5~50),所述阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂总的质量与纳米材料的质量比为(80~99):(1~20),所述纳米材料选自氧化纳米纤维素的技术方案,较好地解决了该问题,可用于油田的蒸汽驱及强化采油生产中。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用纳米纤维素提高阴-阳离子表面活性剂复配洗油剂耐高温性能的方法。
背景技术
稠油在世界油气资源中占有较大的比例。根据我国现行标准,把原油比重大于0.934,粘度在100m Pa·s以上定为稠油。稠油的主要特点是:粘度高,密度大,粘度对温度敏感,中轻组分较低。世界上稠油资源丰富的国家有加拿大、委内瑞拉、美国、苏联、中国、印度尼西亚等。
目前国外稠油油藏的主要开采方式为蒸汽吞吐和蒸汽驱。蒸汽驱是稠油油藏蒸汽吞吐后进一步提高采收率的主要手段,一般可提高采收率20%~30%。最早的两个试验区是 1952年在美国的Yorba Linda油田和1968年的克恩河10井组试验区,主要应用于埋深300~400米砂岩稠油油田开发。委内瑞拉、美国和加拿大等国家采用注蒸汽采出的稠油中,有一半来自蒸汽驱。
国外蒸汽驱油田埋藏深度比较浅,油藏压力比较低,蒸汽驱开发效果好,采收率普遍达到50%以上。美国克恩河油田和印尼的Duri油田是世界上开发比较成功的两个蒸汽驱油田。美国克恩河油田油藏平均埋深261m,油藏厚度20.3m,平均原油粘度4599m Pa·s,蒸汽驱采收率达到了49.6%,累计油汽比0.197。
整体上看国外蒸汽驱效果比较好,但由于油藏非均质性、渗透率差异、流度比、流体饱和度、井距及油藏倾斜等因素的影响,使得注入的蒸汽沿油层顶部、高渗透带发生汽窜,使注汽的波及系数降低。为解决这一矛盾,提高洗油效率,国外开展了注汽过程添加化学剂的研究应用。
比如菲利普斯石油公司是将泡沫或泡沫剂加聚合物同蒸汽一起注入,以暂进封堵高渗透性的层带,壳牌石油公司蒸汽加泡沫工艺则是将蒸汽、非冷凝气体和表面活性剂三者混合成泡沫,注入蒸汽超覆通道中,使蒸汽分流改向,促进驱油通道的增加。P.D.Berger等制备出了苯环位于烷基不同位置的芳基烷基磺酸盐,不需同碱复配即可产生超低界面张力,在实验室评价中获得了较高驱油效率。D.B.Levitt通过相行为研究表明, C16-17-(PO)3-SO4Na与C20-24AOS(α-烯烃磺酸盐)、C15-18IOS(内烯烃磺酸盐)复配后,对West Texas原油的增溶参数均大于10(相应于界面张力低于0.003m N/m),是有潜力的提高采收率用表面活性剂。
但目前表面活性剂存在着一些不足:一方面耐温性不足,常规烷基羧酸盐类表面活性剂耐温性低于120℃,即使是耐温性能更佳的磺酸盐类表面活性剂也很难再蒸汽驱条件下保持稳定,耐高温表面活性剂特别是用于蒸汽驱洗油领域的研究只有少量报道。另一方面通过改变烷基链来调节耐温性导致表面活性剂成本高昂,难以满足现有低油价情况下油田经济性需求。
纳米纤维素是从天然纤维素纤维中提取出的一种纳米级的纤维素,它不仅具有纳米颗粒的特征,还具有一些独特的强度和化学性质,具有广阔的应用前景。因此,可以对纳米纤维素进行氧化改性,增强水溶性,从而应用到洗油剂体系中。
另一方面阴离子表面活性剂,如石油磺酸盐、石油羧酸盐、烷基苯磺酸盐等目前被大量应用于三次采油过程中,阳离子表面活性剂因其易被地层吸附或产生沉淀,三次采油领域使用较少。由于阴阳离子表面活性剂接近等比例混合时其水溶液容易形成沉淀,从而导致阴阳离子表面活性剂混合体系不仅在应用中成为配伍禁忌,而且相关理论研究也比较滞后。近年来的研究发现,阴阳离子表面活性剂混合体系水溶液具有很多异常性质,如由于阴阳离子表面活性剂在水溶液中存在着强烈的静电作用和疏水性碳链间的相互作用,促进了两种带不同电荷表面活性剂离子间的缔合,在溶液中很容易形成胶束,产生比单一表面活性剂更高的表面活性。此外,阴阳离子表面活性剂混合体系可明显降低阳离子表面活性剂在岩心上的吸附损耗,从而可显著降低阳离子表面活性剂的固有缺陷。
为此,本发明一方面吸收借鉴了前人关于阴、阳离子表面活性剂混合体系研究结果,另一方面采用改性纳米纤维素来稳定复配表面活性剂体系,提高耐温性。二者结合可以得到耐高温表面活性剂(>200℃)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是现有洗油剂耐温性差无法用于蒸汽驱的问题。提供一种提高阴-阳离子表面活性剂复配洗油剂耐高温性能的方法,通过添加氧化纳米纤维素,该洗油剂具有界面活性高、洗油能力强,耐高温的优点。
本发明所要解决的技术问题之二是现有洗油剂耐温性差无法用于蒸汽驱的问题,提供一种阴阳复配表面活性剂组合物,该阴阳复配表面活性剂组合物含有氧化纳米纤维素,具有界面活性高、洗油能力强,耐高温的优点。
本发明所要解决的技术问题之三是提供一种与解决技术问题之二相对应的阴阳复配表面活性剂组合物制备方法。
为了解决上述技术问题之一,本发明采用的技术方案如下:一种提高阴-阳离子表面活性剂复配洗油剂耐高温性能的方法,包括将阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂与纳米材料混合、分散的步骤;其中,所述阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的摩尔比为(50~98):(2~50),所述阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂总的质量与纳米材料的质量比为(80~99):(1~20),所述纳米材料选自氧化纳米纤维素。
上述技术方案中,所述的阴离子表面活性剂优选为脂肪醇聚氧乙烯/聚氧丙烯醚羧酸盐或脂肪醇聚氧乙烯醚/聚氧丙烯醚磺酸盐中的任意一种,阳离子表面活性剂优选选自季铵盐中的一种,所述氧化纳米纤维素采用常规植物纳米纤维素通过TEMPO-NaOCl-NaBr体系氧化制备,所述氧化纳米纤维素的粒径优选为50-500nm。
上述技术方案中,所述阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的摩尔比优选为(50~95):(5~50)。
上述技术方案中,所述的脂肪醇聚氧乙烯/聚氧丙烯醚羧酸盐分子通式优选为:
上述技术方案中,所述的脂肪醇聚氧乙烯醚/聚氧丙烯醚磺酸盐分子通式优选为:
其中R为C1~C30的烷基、烯基中的任意一种,R′为C1~C10的亚烷基、取代亚烷基中的任意一种,M为碱金属离子、碱土金属离子或铵根离子中的任意一种,n、m为0~ 30中的任意一个整数或小数。
上述技术方案中,所述的阳离子表面活性剂分子通式优选为:
其中R1为总碳原子数8~16之间的直链或支链烷基,R2为总碳原子数1~8之间的直链或支链烷基或氢,R3为总碳原子数1~8之间的直链或支链烷基或取代烷基、氢或苄基,X为卤素中的任意一种。
为了解决上述技术问题之二,本发明采用的技术方案为:一种阴阳复配表面活性剂组合物,以质量份数计,包括以下组分:
(1)80~100份复合表面活性剂,以所含阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂总的质量份数计;
(2)1~20份纳米材料;
其中,所述复合表面活性剂中阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的摩尔比为(50~98):(2~50),所述纳米材料选自氧化纳米纤维素。
上述技术方案中,所述的阴离子表面活性剂优选为脂肪醇聚氧乙烯/聚氧丙烯醚羧酸盐或脂肪醇聚氧乙烯醚/聚氧丙烯醚磺酸盐中的任意一种,阳离子表面活性剂优选选自季铵盐中的一种,所述氧化纳米纤维素采用常规植物纳米纤维素通过TEMPO-NaOCl-NaBr体系氧化制备,所述氧化纳米纤维素的粒径优选为50-500nm。
上述技术方案中,所述复合表面活性剂中阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的摩尔比优选为(50~95):(5~50)。
上述技术方案中,所述复合表面活性剂与纳米材料的质量比优选为(80~99):(1~20)。
上述技术方案中,所述的脂肪醇聚氧乙烯/聚氧丙烯醚羧酸盐分子通式优选为:
上述技术方案中,所述的脂肪醇聚氧乙烯醚/聚氧丙烯醚磺酸盐分子通式优选为:
其中R为C1~C30的烷基、烯基中的任意一种,R′为C1~C10的亚烷基、取代亚烷基中的任意一种,M为碱金属离子、碱土金属离子或铵根离子中的任意一种,n、m为0~ 30中的任意一个整数或小数。
上述技术方案中,所述的阳离子表面活性剂分子通式优选为:
其中R1为总碳原子数8~16之间的直链或支链烷基,R2为总碳原子数1~8之间的直链或支链烷基或氢,R3为总碳原子数1~8之间的直链或支链烷基或取代烷基、氢或苄基,X为卤素中的任意一种。
为了解决上述技术问题之三,本发明采用的技术方案为:一种上述解决技术问题之二所述技术方案中任一所述的阴阳复配表面活性剂组合物制备方法,包含以下步骤:
a)将烷基聚氧乙烯/聚氧丙烯醚,在催化剂存在下,于50~150℃下反应1~6小时,然后加入羧化试剂或磺化试剂,进行羧化或磺化反应;而后酸化水洗,并进行油水分离,油相进一步碱化得到阴离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚/聚氧丙烯醚磺酸盐或脂肪醇聚氧乙烯醚/聚氧丙烯醚羧酸盐;
b)将所述阳离子表面活性剂及按照步骤a)得到的阴离子表面活性剂分别溶解于水中,而后按照阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的摩尔比(50~98):(2~50)混合均匀,得到复合表面活性剂;
c)将所述的氧化纳米纤维素与步骤b)得到的复合表面活性剂以质量比(1~20):(80~100)混合均匀,得到所述的阴阳复配表面活性剂组合物。
上述技术方案中,所述烷基聚氧乙烯/聚氧丙烯醚:催化剂:羧化试剂或磺化试剂摩尔比优选为1:(2~4):(2~4);所述羧化反应或磺化反应的反应温度优选为50~100℃,反应时间优选为4~20小时;所述的催化剂优选自氢氧化钠、氢氧化钾或氢化钠中的至少一种。
上述技术方案中,所述阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的摩尔比优选为(50~95):(5~50)。
上述技术方案中,所述氧化纳米纤维素与复合表面活性剂的质量比优选为(1~20): (80~99)。
上述技术方案中,所述的氧化纳米纤维素与步骤b)得到的复合表面活性剂的混合方式可以采用本领域常规的混合方式,混合均匀即可,例如但不限定可以采用搅拌、震荡、超声等各种混合方式;优选为超声0.5h以上。
上述技术方案中,所述氧化纳米纤维素有常规植物纳米纤维素通过 TEMPO-NaOCl-NaBr体系氧化制备;进一步所述的氧化纳米纤维素制备方法优选如下:将纤维浆、溴化钠与TEMPO试剂搅拌混匀,然后升温至50~75℃,加入NaClO,反应过程中使用NaOH调节pH值=4~6,直到NaOH用量为0,反应结束,得到所述氧化纳米纤维素;进一步优选:所述纤维浆:溴化钠:TEMPO:NaClO的质量比优选为1:(0.1~0.15): (0.05~0.1):(0.1~0.15);反应结束后优选使用200~500nm过滤膜过滤,并清洗,得到所述氧化纳米纤维素;所述纤维浆的质量百分浓度优选为0.5~3%,更优选为1%;所述使用的NaOH优选为NaOH溶液,所述NaOH溶液的浓度优选为0.05~0.2mol/L,更优选为0.1 mol/L。
本发明通过采用氧化纳米纤维素提高阴-阳离子表面活性剂复配洗油剂的耐温性能,本发明人惊奇的发现本发明采用的氧化纳米纤维素显著的提高了阴-阳离子表面活性剂复配洗油剂的耐温性能,相较于不含氧化纳米纤维素的阴-阳复合表面活性剂,高温老化后的洗油效率仍能保持较高值,界面张力几乎不变,较好地提高了体系耐温性能。
采用本发明的技术方案,该方法很好的提高了体系耐温性能,得到的阴阳复配表面活性剂组合物作为耐高温洗油剂,180℃老化7天前后的洗油效率分别可达91.6%、88.6%,表面张力可达26.3mN/m、27.7mN/m,取得了较好的技术效果。
下面通过实施例对本发明作进一步阐述:
具体实施方式
【实施例1】
将烷基聚氧乙烯/聚氧丙烯醚、NaOH加入反应釜,在60℃反应4时,然后加入羧化试剂升温至90℃反应5小时。其中烷基聚氧乙烯/聚氧丙烯醚:NaOH:羧化试剂摩尔比为1:2:2,而后酸化水洗,并进行油水分离,油相进一步碱化得到阴离子表面活性剂。
将十六烷基三甲基氯化铵及本发明制备的烷基聚氧乙烯/聚氧丙烯醚羧酸钠表面活性剂分别溶解于水中,搅拌30分钟,配制成0.3%水溶液,而后将上述表面活性剂按照阴离子:阳离子离子表面活性剂摩尔比0.85∶0.15混合均匀,得到洗油剂1(即混和表面活性剂,下同)。
将1%浓度棉花纤维浆、溴化钠与TEMPO试剂加入反应釜,室温下搅拌0.5h,然后升温至50℃并加入一定量的NaClO,反应过程中使用0.1mol/L NaOH调节PH值在4~6直到不消耗NaOH,反应结束。其中纤维浆:溴化钠:TEMPO:NaClO的质量比为1:0.1:0.05:0.15。然后使用500nm过滤膜过滤溶液,并反复清洗,得到氧化棉花纳米纤维素。
将氧化棉花纳米纤维素与洗油剂1以质量比0.1∶0.9混合,并超声45min,至溶液澄清透明,得到耐高温洗油剂组合物1(即阴阳复配表面活性剂组合物,下同),其组成、结构见表1。
【实施例2】
将烷基聚氧乙烯/聚氧丙烯醚、KOH加入反应釜,在60℃反应3时,然后加入羧化试剂升温至90℃反应5小时。其中烷基聚氧乙烯/聚氧丙烯醚:KOH:羧化试剂摩尔比为1: 1.5:2,而后酸化水洗,并进行油水分离,油相进一步碱化得到阴离子表面活性剂。
将十八烷基三甲基氯化铵及本发明制备的烷基聚氧乙烯/聚氧丙烯醚羧酸钠表面活性剂分别溶解于水中,搅拌30分钟,配制成0.3%水溶液,而后将上述表面活性剂按照阴离子:阳离子离子表面活性剂摩尔比0.9∶0.1混合均匀,得到洗油剂2。
将1%浓度棉花纤维浆、溴化钠与TEMPO试剂加入反应釜,室温下搅拌0.5h,然后升温至50℃并加入一定量的NaClO,反应过程中使用0.1mol/L NaOH调节PH值在4~6直到不消耗NaOH,反应结束。其中纤维浆:溴化钠:TEMPO:NaClO的质量比为1:0.1:0.05: 0.15。然后使用500nm过滤膜过滤溶液,并反复清洗,得到氧化棉花纳米纤维素。
将氧化棉花纳米纤维素与洗油剂2以质量比0.05∶0.95混合,并超声45min,至溶液澄清透明,得到耐高温洗油剂组合物2,其组成、结构见表1。
【实施例3】
将烷基聚氧乙烯/聚氧丙烯醚、NaOH加入反应釜,在60℃反应4时,然后加入羧化试剂升温至90℃反应12小时。其中烷基聚氧乙烯/聚氧丙烯醚:NaOH:羧化试剂摩尔比为1:2:4,而后酸化水洗,并进行油水分离,油相进一步碱化得到阴离子表面活性剂。
将十六烷基二甲基苄基氯化铵及本发明制备的烷基聚氧乙烯/聚氧丙烯醚羧酸钠表面活性剂分别溶解于水中,搅拌30分钟,配制成0.3%水溶液,而后将上述表面活性剂按照阴离子:阳离子离子表面活性剂摩尔比0.8∶0.2混合均匀,得到洗油剂3。
将1%浓度棉花纤维浆、溴化钠与TEMPO试剂加入反应釜,室温下搅拌0.5h,然后升温至50℃并加入一定量的NaClO,反应过程中使用0.1mol/L NaOH调节PH值在4~6直到不消耗NaOH,反应结束。其中纤维浆:溴化钠:TEMPO:NaClO的质量比为1:0.1:0.05: 0.15。然后使用500nm过滤膜过滤溶液,并反复清洗,得到氧化棉花纳米纤维素。
将氧化棉花纳米纤维素与洗油剂3以质量比0.02∶0.98混合,并超声30min,至溶液澄清透明,得到耐高温洗油剂组合物3,其组成、结构见表1。
【实施例4】
将烷基聚氧乙烯/聚氧丙烯醚、NaOH加入反应釜,在60℃反应6时,然后加入磺化试剂升温至80℃反应10小时。其中烷基聚氧乙烯/聚氧丙烯醚:NaOH:磺化试剂摩尔比为1:2:4,而后酸化水洗,并进行油水分离,油相进一步碱化得到阴离子表面活性剂。
将十八烷基二甲基苄基氯化铵及本发明制备的烷基聚氧乙烯/聚氧丙烯醚羧酸钠表面活性剂分别溶解于水中,搅拌30分钟,配制成0.3%水溶液,而后将上述表面活性剂按照阴离子:阳离子离子表面活性剂摩尔比0.95∶0.05混合均匀,得到洗油剂4。
将1%浓度木质纤维浆、溴化钠与TEMPO试剂加入反应釜,室温下搅拌0.5h,然后升温至75℃并加入一定量的NaClO,反应过程中使用0.1mol/L NaOH调节PH值在4~6直到不消耗NaOH,反应结束。其中纤维浆:溴化钠:TEMPO:NaClO的质量比为1:0.15:0.1: 0.15。然后使用500nm过滤膜过滤溶液,并反复清洗,得到氧化木浆纳米纤维素。
将氧化木浆纳米纤维素与洗油剂4以质量比0.1∶0.9混合,并超声30min,至溶液澄清透明,得到耐高温洗油剂组合物4,其组成、结构见表1。
表1表面活性剂组合物组成及结构
【实施例5】耐高温洗油剂老化前后洗油性能测试
将胜利油田地层砂与原油配制成含油率15%油砂,密闭并于180℃下放置7d,然后将油砂与表面活性剂溶液以质量比1∶1加入到100mL具塞量筒中。放入180℃烘箱中加热。计量出油体积,并评价表面活性剂的洗油效果。
将实施例1得到的洗油剂1和耐高温洗油剂组合物1分别配制1%浓度的溶液,按上述方法测试洗油率。然后将溶液均分为两份,一份溶液室温放置,另一份溶液180℃条件下老化7d。老化结束后再分别测试两份溶液的洗油率,实验数据见表2。从表中可以看出老化前后洗油剂1洗油效率明显降低,而耐高温洗油剂1洗油效率变化较小。
表2洗油剂洗油率测试结果
实施例 | 洗油效率 |
洗油剂1 | 92.1 |
耐高温洗油剂1 | 91.6 |
洗油剂1室温7d | 92.3 |
洗油剂1 180℃老化7d | 42.7 |
耐高温洗油剂1室温7d | 91.2 |
耐高温洗油剂1 180℃老化7d | 88.6 |
【实施例6】耐高温洗油剂耐温性能测试
将实施例2得到的洗油剂2和耐高温洗油剂组合物2分别配制1%浓度的溶液,分别测试表面张力。然后将溶液均分为两份,一份溶液室温放置,另一份溶液180℃条件下老化7d。老化结束后再分别测试两份溶液的表面张力,实验数据见表3。表面张力测试方法均为采用Dataphysics界面张力仪,通过圆环法测得。从表中可以看出老化前后洗油剂2 表面张力升高了10mN/m以上,而耐高温洗油剂2表面张力仅仅变化了1.4mN/m,说明纳米纤维素改性显著提高了洗油剂耐温性能。
表3洗油剂表面张力结果
实施例 | 表面张力mN/m |
洗油剂2 | 24.2 |
耐高温洗油剂2 | 26.3 |
洗油剂2室温7d | 24.1 |
洗油剂2 180℃老化7d | 45.3 |
耐高温洗油剂2室温7d | 26.9 |
耐高温洗油剂2180℃老化7d | 27.7 |
【比较例1】
将普通纳米纤维素及本发明实施例1制备的洗油剂1以质量比0.05:0.95混合均匀,超声1h,溶液仍然可见悬浮物。静置1h后,底部可见明显沉积。按照实施例6方法测试该组合物表面张力,老化前后表面张力发生明显改变(>10mN/m),该组合物不具备耐温性能。
【比较例2】
精细化工2016年第33卷第1期98-104页《三次采油用耐温耐盐表面活性剂BHJ-2的研究》,报道了一种耐温耐盐的表面活性剂BHJ-2。根据文章采用石油磺酸盐与BHJ-2进行对比,在140度条件下老化30天后,石油磺酸盐溶液的洗油效率大幅减小,BHJ-2洗油效率从86.5%降低至83.7%。与本发现的实施例7相比较,该文章老化温度大大低于实施例7的温度,但洗油率变化幅度却大于实施例7。
【比较例3】
专利CN 108219009A公开了《一种改性纳米纤维素及其制备方法与应用》,该技术将高碘酸钠氧化纳米纤维素,得到醛基化纳米纤维素;将所述醛基化纳米纤维素先后与聚乙烯亚胺和硼氢化钠进行反应可得。该技术通过纳米纤维素与聚合物之间较强的相互作用,可以提高聚合物分子的刚性、形成很好的聚合物分子间网络结构,从而产生优良的耐温抗盐抗老化等性能。该技术评价所得产物在90度条件下老化前后粘度变化,保留率可在60%以上。该发明未评价更高温度下性能表现,并且纳米材料需要与聚合物进行反应,使用方式复杂。
Claims (13)
1.一种提高阴-阳离子表面活性剂复配洗油剂耐高温性能的方法,包括将阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂与纳米材料混合、分散的步骤;其中,所述阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的摩尔比为(50~98):(2~50),所述阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂总的质量与纳米材料的质量比为(80~100): (1~20),所述纳米材料选自氧化纳米纤维素;
所述的阴离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯/聚氧丙烯醚羧酸盐或脂肪醇聚氧乙烯醚/聚氧丙烯醚磺酸盐中的任意一种,阳离子表面活性剂选自季铵盐或季铵碱中的一种;
所述氧化纳米纤维素为常规植物纳米纤维素通过TEMPO-NaOCl-NaBr体系氧化制备得到。
2.根据权利要求1所述的提高阴-阳离子表面活性剂复配洗油剂耐高温性能的方法,其特征在于,所述氧化纳米纤维素的粒径为50-500 nm。
5.一种阴阳复配表面活性剂组合物,以质量份数计,包括以下组分:
(1)80~100份复合表面活性剂,以所含阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂总的质量份数计;
(2)1~20份纳米材料;
所述的阴离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯/聚氧丙烯醚羧酸盐或脂肪醇聚氧乙烯醚/聚氧丙烯醚磺酸盐中的任意一种,阳离子表面活性剂选自季铵盐或季铵碱中的一种;
其中,所述复合表面活性剂中阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的摩尔比为(50~98):(2~50),所述纳米材料选自氧化纳米纤维素;所述氧化纳米纤维素为常规纳米纤维素通过TEMPO-NaOCl-NaBr体系氧化制备得到。
6.根据权利要求5所述的阴阳复配表面活性剂组合物,其特征在于所述氧化纳米纤维素的粒径为50-500 nm。
7.根据权利要求6所述的阴阳复配表面活性剂组合物,其特征在于所述脂肪醇聚氧乙烯/聚氧丙烯醚羧酸盐分子通式为:
所述的脂肪醇聚氧乙烯醚/聚氧丙烯醚磺酸盐分子通式为:
其中,R为C1~C30的烷基、烯基中的任意一种;R´为C1~C10的亚烷基、取代亚烷基中的任意一种;M为碱金属离子、碱土金属离子或铵根离子中的任意一种, n、m为0~30中的任意一个整数或小数;
所述阳离子表面活性剂通式为:
其中R1为总碳原子数8~16之间的直链或支链烷基,R2为总碳原子数1~8之间的直链或支链烷基或取代烷基或氢,R3为总碳原子数1~8之间的直链或支链烷基或取代烷基、氢或苄基,X为卤素中的任意一种。
8.一种权利要求5~7任一所述的阴阳复配表面活性剂组合物的制备方法,包含以下步骤:
a) 将脂肪醇聚氧乙烯/聚氧丙烯醚,在催化剂存在下,于50~150℃下反应1~6小时,然后与羧化试剂或磺化试剂,进行羧化或磺化反应;而后酸化水洗,并进行油水分离,油相进一步碱化得到阴离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚/聚氧丙烯醚磺酸盐或脂肪醇聚氧乙烯醚/聚氧丙烯醚羧酸盐;b) 将所述阳离子表面活性剂及按照步骤a)得到的阴离子表面活性剂分别溶解于水中,而后按照阴离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的摩尔比(50~98):(2~50)混合均匀,得到复合表面活性剂;
c) 将所述的氧化纳米纤维素与步骤b)得到的复合表面活性剂以质量比(1~20):(80~100)混合均匀,得到所述的阴阳复配表面活性剂组合物。
9.根据权利要求8所述的阴阳复配表面活性剂组合物的制备方法,其特征在于
步骤a) ,脂肪醇聚氧乙烯/聚氧丙烯醚:催化剂:羧化试剂或磺化试剂摩尔比为1:(2~4) :(2~4);所述羧化反应或磺化反应的反应温度为50~100oC,反应时间为4~20小时;所述的催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾或氢化钠中的至少一种。
10.根据权利要求8所述的阴阳复配表面活性剂组合物的制备方法,其特征在于所述氧化纳米纤维素的制备方法如下:将纤维浆、溴化钠与TEMPO试剂搅拌混匀,然后升温至50~75℃,加入NaClO,反应过程中使用NaOH调节pH值=4~6,直到NaOH用量为0,反应结束,得到所述氧化纳米纤维素。
11.根据权利要求10所述的阴阳复配表面活性剂组合物的制备方法,其特征在于所述纤维浆:溴化钠:TEMPO:NaClO的质量比为1:(0.1~0.15) :(0.05~0.1) :(0. 1~0.15);反应结束后过滤,并清洗,得到所述氧化纳米纤维素;所述纤维浆的质量百分浓度为0.5~3%。
12.根据权利要求11所述的阴阳复配表面活性剂组合物的制备方法,其特征在于反应结束后使用200~500nm过滤膜过滤;
所述纤维浆的质量百分浓度为1%;
所述使用的NaOH为NaOH溶液,所述NaOH溶液的浓度为0.05~0.2mol/L。
13.根据权利要求12所述的阴阳复配表面活性剂组合物的制备方法,其特征在于所述NaOH溶液的浓度为0.1 mol/L。
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