9016-45-9 / 壬基酚聚氧乙烯醚的制備

背景及概述

隨著石油開采技術(shù)的發(fā)展，大部分油田己經(jīng)進(jìn)入三次采油階段，開采工作進(jìn)入高水期，特別是隨著稠油熱采、堿水驅(qū)油等増產(chǎn)措施的廣泛應(yīng)用，尤其是各類化學(xué)采油助劑的不斷添加，使得采出原油孰狀液穩(wěn)定性增加、乳液相態(tài)復(fù)雜、O／W和W／O／W等復(fù)雜相態(tài)乳液増多，從而加大破乳的難度。

高分子（髙聚物）表面活性劑因?yàn)槠鋼碛辛己玫沫h(huán)境友好性與生物相容性，并且具備分散、增稠、郭化、減阻等能力，所Ｗ廣泛應(yīng)用于采油、造紙、食品、凈水、日用品工業(yè)等領(lǐng)域。目前，在我國(guó)石油工業(yè)中，水溶性高分子表面活性劑已經(jīng)成為用量最大的一類表面活性劑，尤其是聚鏈型高分子表面活性劑在實(shí)際應(yīng)用中被廣泛用作原油破乳劑鑒于高分子表面活性劑廣闊的應(yīng)用前景，加么環(huán)境保護(hù)、節(jié)約石油和其他一切能源等現(xiàn)實(shí)因素，所Ｗ新型破乳劑的研制和生產(chǎn)具有廣闊的前景。

制備

原油集輸處理過程中，壬基酚聚氧乙烯醚高聚物作為破乳劑具有適應(yīng)性廣、脫水效果好等優(yōu)點(diǎn)。壬基酚聚氧乙烯醚(Nonylphenyl Ethoxylates，NPEO(10))是以壬基酚和環(huán)氧乙烷在催化劑作用下縮合反應(yīng)的非離子表面活性劑，廣泛用作 W/O 型乳化劑或 O/W 型乳化劑、分散劑，是合成洗滌劑主要原料。在工業(yè)清洗、紡織印染、造紙、皮革化工、化纖油劑、油田助劑、農(nóng)藥、乳液聚合等工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。2002 年，常曉嶼 [1] 等人初步介紹了壬基酚聚氧乙烯醚的制作工藝，是由環(huán)氧乙烷與壬基酚經(jīng)過堿性催化而制得的，其中壬基酚是由苯酚與壬烯經(jīng)過酸性催化制得，幾乎全部都是對(duì)位異構(gòu)體。利用壬基酚聚氧乙烯醚為原料，合成出了大量的新型非離子表面活性劑。苯酚與壬醇(或三聚丙烯)縮合制得壬基酚,將其加熱至130-135℃,攪拌下減壓蒸去產(chǎn)生的水,通入環(huán)氧乙烷,保持在180-200℃之間反應(yīng),得壬苯醇醚-9。本文主要研究較高聚合度的壬基酚聚氧乙烯醚制備。

聚酸型破乳劑的合成過程基本可以總結(jié)為：起始劑在堿性催化劑條件下，與環(huán)氧化物進(jìn)行開環(huán)加成，所得產(chǎn)物可與另一種環(huán)氧化物再進(jìn)行一次開環(huán)加成，形成一種嵌段式結(jié)構(gòu)。在此基本結(jié)構(gòu)上可進(jìn)行改性，制備出不同結(jié)構(gòu)，不同性能的破乳劑產(chǎn)品，具體方法有：改頭、換尾、加骨、擴(kuò)鏈、交聯(lián)、接枝、復(fù)配等。具體反應(yīng)式見下圖：

圖1 以壬基酚為起始物料制備壬基酚聚氧乙烯醚的合成反應(yīng)式

改頭

改頭是指選擇、設(shè)計(jì)與合成具有活潑氫的起始劑。起始劑的選擇、設(shè)計(jì)與合成對(duì)破乳劑性能的影響重大，主要是因?yàn)椴煌钠鹗紕⒑铣沙霾煌Y(jié)構(gòu)的破現(xiàn)劑分子，如線型、多分支型、空間網(wǎng)狀等特殊的結(jié)構(gòu)，從而對(duì)原油破乳起到一個(gè)很好的效果。常用的起始劑有酚類、醇類、脂肪酸、脂肪胺類等。隨著破乳劑的發(fā)展，起始劑也從單一、簡(jiǎn)單化向多樣、復(fù)雜化發(fā)展，這極大的提高了破乳劑的性能，主要的起始劑有酚醛樹脂類、哌嗪類、?；喟奉惖取?/p>

換尾

換尾是利用化學(xué)方法將同類或者不同類的聚合物端基進(jìn)行酯化或酸化，從而可増加相對(duì)分子量，改善破乳劑性能，一般地，換尾改性有以下幾種方法：①用硫酸催化相對(duì)分子量較低的破乳劑分子，可使破乳劑分子間脫去水分子，從而提高相對(duì)分子量；③用醛類可以烷基醚化破乳劑分子，改善破乳劑性能；⑤對(duì)端羥基進(jìn)行胺基化，再進(jìn)行磺?；虎軐?duì)端羥基經(jīng)堿或醇鈉處理，再進(jìn)行鹵化改性。

加骨

加骨即是在破乳劑分子結(jié)構(gòu)中引入新的骨架而生成新的品種。如用醇類為起始劑得到的聚醚與乙氧基聚硅烷反應(yīng)，可得到既有破乳效果又有防蠟作用的破乳劑。

擴(kuò)鏈

擴(kuò)鏈，顧名思義就是用擴(kuò)鏈劑將低分子量的破乳劑分子連接起來，從而成倍増加分子量，結(jié)構(gòu)上形成線型或空間網(wǎng)狀型。通常擴(kuò)鏈劑為含有雙官能團(tuán)活潑氫的化合物，常用的擴(kuò)鏈劑有醛類、環(huán)氧衍生物等。

交聯(lián)

交聯(lián)的作用機(jī)理與擴(kuò)鏈相似，從增加分子量方面，效果更好，可以制備出超高分子量的破乳劑分子。作交聯(lián)劑的試劑或預(yù)聚體至少有一種含有三個(gè)以上的官能團(tuán)。常用的交聯(lián)劑有聚氨酯類、環(huán)氧樹脂類、酚醛樹脂也可與聚醚進(jìn)行輕微交聯(lián)，對(duì)原油破乳具有比較好的效果。

接枝

接枝就是利用特定的化合物與高分子鏈上的某些官能團(tuán)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，增加分子量的同時(shí)，更重要的是引入了新的官能團(tuán)，形成特殊的結(jié)構(gòu)，増強(qiáng)了破乳劑的破乳效果。

復(fù)配

復(fù)配就是利用各種表面活性劑的協(xié)同效應(yīng)，將各種不同類型的破郭劑按照一定比例進(jìn)行混合，以求達(dá)到減少破乳劑用量，提高破郭劑的脫水率等效果。

總結(jié)

除了以上敘述的方法外，有時(shí)通過某一種方法難以滿足實(shí)際需求時(shí)，也可將多種改性方法結(jié)合起來制備壬基酚聚氧乙烯醚高聚物。以壬基酚和多聚甲醛為原料，以氨氧化鉀為催化劑，經(jīng)壬基酚的羥甲基化反應(yīng)和烷基化反應(yīng)，制備得到熱固性壬基酚醛樹脂。

參考文獻(xiàn)

[1] [35] 常曉嶼, 劉云. 壬基酚聚氧乙烯醚對(duì)環(huán)境的影響 [J]. 北京日化 2002:12-18