基于阳离子表面活性剂C_nDEDAM的黏弹性流体溶液微观结构控制方法研究

发布时间：2018-07-12 21:40

  本文选题：季铵型阳离子表面活性剂 + 蠕虫状胶束　； 参考：《西南石油大学》2015年硕士论文

【摘要】：针对清洁压裂液在油田酸化压裂作业中的应用,本文采用2-氯乙胺盐酸盐和长链烷基叔胺为原料,合成了一种季铵型阳离子表面活性剂二甲基-氨乙基-长链烷基氯化铵(CnDEDAM, n=14,16,18),通过红外、1H-NMR和质谱对C18DEDAM的结构进行了表征。以表面活性剂C18DEDAM为例,对其合成条件进行优化,发现当物料比nb/na为1.20,反应温度为70℃,反应时间为7h,pH值为7时,该种季铵型阳离子表面活性剂的产率最高。此外,采用电导率法测定了该系列季铵型阳离子表面活性剂(CnDEDAM, n=14,16,18)的临界胶束浓度,测得其值分别为2.69×10-3mol/L、7.35×10-4mol/L、1.82×10-4mol/L,该类表面活性剂的临界胶束浓度随着表面活性剂碳链长度的增加而降低。 (1)该种季铵型阳离子表面活性剂(以C18DEDAM为例)具有pH响应特性,其溶液能在酸性条件下增黏,随着溶液的pH值的降低,该表面活性剂的临界胶束浓度下降,溶液的黏度明显升高；(2)表面活性剂(C18DEDAM)能在反离子盐的作用下形成蠕虫状胶束,分别研究了无机盐氯化钠(NaCl)和有机盐水杨酸钠(NaSal)两种反离子盐与该表面活性剂的混合溶液的性质,黏度和黏弹性测试结果表明：无机盐氯化钠(NaCl)与该种表面活性剂形成的复配体系的性能远远优于有机盐水杨酸钠(NaSal)与其形成的复配体系；(3)马来酸(MA)可以增强C18DEDAM-NaCl复配体系的性能,电导率、黏度、黏弹性、动态光散射以及扫描电子显微镜测试结果表明,C18DEDAM-MA-NaCl复配体系是一种能由pH值进行开关控制的智能型蠕虫状胶束体系,当混合溶液的pH值小于7时,该复配体系为黏弹性流体(pH值为5的复配体系的黏弹性最好)；当混合溶液的pH值大于7时,复配体系的黏弹性完全消失,为典型的牛顿型流体。无机盐氯化钠(NaCl)浓度的改变可导致该复配体系的微观结构从球状胶束向棒状胶束转变,使黏弹性曲线交点向低频移动；该复配体系在室温下为乳白色固体,升高温度变为透明黏弹性流体,体系黏度随温度升高降低,在高温下仍能保持较高黏度；(4)随着季铵型阳离子表面活性剂CnDEDAM的碳链长度的降低,CnDEDAM-MA-NaCl复配体系(n=14,16,18)溶液的黏度和黏弹性均大幅降低。
[Abstract]:Aiming at the application of clean fracturing fluid in oilfield acidizing fracturing, 2-chloroethylamine hydrochloride and long-chain alkyl tertiary amine were used as raw materials. A quaternary ammonium cationic surfactant, dimethyl-aminoethyl-long-chain ammonium chloride (CnDEDAM), was synthesized. The structure of C18DEDAM was characterized by IR 1H-NMR and mass spectrometry. Taking C18DEDAM as an example, the synthesis conditions of C18DEDAM were optimized. It was found that the yield of the quaternary ammonium cationic surfactant was the highest when the material ratio was 1.20, the reaction temperature was 70 鈩，

本文编号：2118541