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松香基甜菜碱型两性表面活性剂的合成及性能研究

作　者: 雷亮
导　师: 于洪江
学　校: 西安石油大学
专　业: 化学工程
关键词: 松香基甜菜碱两性表面活性剂合成性能评价采收率
分类号: TQ423.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

甜菜碱两性表面活性剂由于其独特的内盐结构，所以具有良好的配伍性、抗盐耐温性、表面活性高、生物降解性、低刺激性等优点，但是其生产成本较高，很大程度上限制了它在三次采油中应用。松香是一种可再生、价格低廉的林产资源，主要由二萜树脂酸和少量脂肪酸组成，所合成的表面活性剂性能优良且易生物降解。本课题利用松香中的活性基团羧基与环氧氯丙烷或氯化亚砜反应，中间体再与二甲胺、二乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺反应，得三种不同的叔胺中间体，再以三种叔胺为原料，分别与氯乙酸钠、3-氯-2-羟基丙磺酸钠、3-氯-2-羟基丙磷酸钠进行反应，得到九种松香基甜菜碱型两性表面活性剂，主要讨论了反应物料比、反应温度及反应时间对产品产率的影响，通过正交实验确定最佳反应条件。产物提纯后，采用酸性溴酚蓝法、碱性亚甲基蓝法、溴水试验对产品进行定性分析，并提出用两相反滴定法对产品中甜菜碱活性物含量进行测定，通过红外光谱对产品结构进行表征。针对三次采油化学驱的基本要求，首先通过表面张力和抗盐性评价，初步筛选出了三种表面活性较高的产品，抗Ca2+能力大于1000mg/L，即：5号磺丙基甜菜碱，cmc为3.74mmol/L，此时表面张力36.5mN/m；6号磺丙基甜菜碱cmc为3.36mmol/L，此时表面张力34.5mN/m；8号N-（3-松香酰氧-2-羟基）丙基-N，N-二甲基（2-羟基）磷酸酯甜菜碱，cmc为2.69mmol/L，42.1mN/m。进而对其三种产品的静态吸附、乳化性能进行测定，结果显示：5号磺丙基甜菜碱吸附量1.49mg/g，6号磺丙基甜菜碱吸附量0.76mg/g，8号磷酸酯甜菜碱吸附量6.53mg/g；乳化评价中，5号磺基甜菜碱达到最佳乳化效果时的浓度质量分数为0.1%，6磺基甜菜碱为0.2%；8号磷酸酯甜菜碱为0.4%。用此三种产品作为驱油剂进行室内模拟驱油实验，5号磺丙基甜菜在浓度质量分数0.3%时，在水驱的基础上提高采收率12.5%；6号磺丙基甜菜在浓度0.2%时，提高采收率达9.62%；8号磷酸酯甜菜碱在浓度0.3%时，提高采收率7.14%。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-9
第一章绪论  9-23
  1.1 三次采油技术及国内外发展状况  9-11
    1.1.1 国外三次采油技术现状  9-10
    1.1.2 中国三次采油状况  10-11
  1.2 驱油用表面活性剂概况及驱油机理  11-16
    1.2.1 表面活性剂驱油机理  11-14
    1.2.2 驱油用表面活性剂概况  14-16
  1.3 甜菜碱两性表面活性剂的分类及合成研究现状  16-21
    1.3.1 甜菜碱两性表面活性剂的类型及合成方法  16-20
    1.3.2 甜菜碱两型表面活性剂研究现状  20-21
  1.4 甜菜碱两性表面活性剂在三次采油中的应用前景  21-22
  1.5 立题依据及主要研究内容  22-23
第二章松香基甜菜碱型两性表面活性剂的合成  23-39
  2.1 引言  23
  2.2 实验用的药品和仪器  23-24
    2.2.1 实验用的药品  23-24
    2.2.2 实验仪器  24
  2.3 松香基叔胺的合成  24-26
    2.3.1 N-（3-松香酰氧-2-羟基）丙基-N，N-二甲基叔胺的合成  24-26
    2.3.2 N-（3-松香酰氧-2-羟基）丙基-N，N-二乙醇基叔胺的合成  26
    2.3.3 N-（2-松香酰氧）乙基-N，N-二甲基叔胺的合成  26
  2.4 三种不同亲水基中间体的合成  26-28
    2.4.1 氯乙酸钠的合成  26-27
    2.4.2 3-氯-2-羟基丙磺酸钠的合成  27-28
    2.4.3 3-氯-2-羟基丙磷酸钠的合成  28
  2.5 松香基甜菜碱型两性表面活性剂的合成  28-30
    2.5.1 羧基甜菜碱的合成  28-29
    2.5.2 磺基甜菜碱的合成  29
    2.5.3 磷酸酯甜菜碱的合成  29-30
  2.6 产品中未反应叔胺的测定  30-31
  2.7 产品的提纯  31-32
  2.8 结果与讨论  32-37
    2.8.1 N-（3-松香酰氧-2-羟基）丙基-N，N-二甲基叔胺的制备影响因素  32-33
    2.8.2 N-（3-松香酰氧-2-羟基）丙基-N，N-二乙醇基叔胺制备的影响因素  33-34
    2.8.3 N-（2-松香酰氧）乙基-N，N-二甲基叔胺的制备影响因素  34-35
    2.8.4 松香基羧基甜菜碱的合成的正交分析  35-36
    2.8.5 松香基磺基甜菜碱的合成正交分析  36-37
    2.8.6 松香基磷酸酯基甜菜碱的合成正交分析  37
  2.9 本章小结  37-39
第三章松香基甜菜碱型两性表面活性剂的分析检测及结构表征  39-48
  3.1 引言  39
  3.2 实验药品和仪器  39-40
    3.2.1 实验药品  39-40
    3.2.2 实验仪器  40
  3.3 化学分析法  40-42
    3.3.1 定性分析  40-41
    3.3.2 定量分析  41-42
  3.4 红外光谱分析  42
  3.5 实验结果与分析  42-47
    3.5.1 定性分析  42
    3.5.2 定量分析  42-43
    3.5.3 红外光谱分析  43-47
  3.6 本章小结  47-48
第四章松香基甜菜碱型两性表面活性剂的性能研究  48-65
  4.1 引言  48
  4.2 实验用的药品和仪器  48-49
    4.2.1 实验用的药品  48
    4.2.2 实验所用模拟地层水的配置  48-49
    4.2.3 实验仪器  49
  4.3 实验方法  49-53
    4.3.1 抗 Ca2+、Mg2+能力的测定  49-50
    4.3.2 表面张力的测定方法  50
    4.3.3 油水界面张力的测定  50-51
    4.3.4 静态吸附量的测定  51-52
    4.3.5 乳化性能评价  52
    4.3.6 室内驱油实验  52-53
  4.4 实验结果与讨论  53-63
    4.4.1 驱油用松香基甜菜碱性两性表面活性剂的筛选  53-58
    4.4.2 筛选出的驱油用松香基两性表面活性剂的其他性能评价  58-62
    4.4.3 室内岩心驱替实验  62-63
  4.5 本章小结  63-65
第五章结论和展望  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-71
攻读学位期间所发表的论文  71-72
详细摘要  72-79

松香基甜菜碱型两性表面活性剂的合成及性能研究

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