壬基酚聚氧乙烯醚的制备

背景及概述

随着石油开采技术的发展，大部分油田己经进入三次采油阶段，开采工作进入高水期，特别是随着稠油热采、碱水驱油等増产措施的广泛应用，尤其是各类化学采油助剂的不断添加，使得采出原油孰状液稳定性增加、乳液相态复杂、O／W和W／O／W等复杂相态乳液増多，从而加大破乳的难度。

高分子（髙聚物）表面活性剂因为其拥有良好的环境友好性与生物相容性，并且具备分散、增稠、郭化、减阻等能力，所Ｗ广泛应用于采油、造纸、食品、净水、日用品工业等领域。目前，在我国石油工业中，水溶性高分子表面活性剂已经成为用量的一类表面活性剂，尤其是聚链型高分子表面活性剂在实际应用中被广泛用作原油破乳剂鉴于高分子表面活性剂广阔的应用前景，加么环境保护、节约石油和其他一切能源等现实因素，所Ｗ新型破乳剂的研制和生产具有广阔的前景。

制备

原油集输处理过程中，壬基酚聚氧乙烯醚高聚物作为破乳剂具有适应性广、脱水效果好等优点。壬基酚聚氧乙烯醚(Nonylphenyl Ethoxylates，NPEO(10))是以壬基酚和环氧乙烷在催化剂作用下缩合反应的非离子表面活性剂，广泛用作 W/O 型乳化剂或 O/W 型乳化剂、分散剂，是合成洗涤剂主要原料。在工业清洗、纺织印染、造纸、皮革化工、化纤油剂、油田助剂、农药、乳液聚合等工业领域有着广泛的应用。2002 年，常晓屿 [1] 等人初步介绍了壬基酚聚氧乙烯醚的制作工艺，是由环氧乙烷与壬基酚经过碱性催化而制得的，其中壬基酚是由苯酚与壬烯经过酸性催化制得，几乎全部都是对位异构体。利用壬基酚聚氧乙烯醚为原料，合成出了大量的新型非离子表面活性剂。苯酚与壬醇(或三聚丙烯)缩合制得壬基酚,将其加热至130-135℃,搅拌下减压蒸去产生的水,通入环氧乙烷,保持在180-200℃之间反应,得壬苯醇醚-9。本文主要研究较高聚合度的壬基酚聚氧乙烯醚制备。

聚酸型破乳剂的合成过程基本可以总结为：起始剂在碱性催化剂条件下，与环氧化物进行开环加成，所得产物可与另一种环氧化物再进行一次开环加成，形成一种嵌段式结构。在此基本结构上可进行改性，制备出不同结构，不同性能的破乳剂产品，具体方法有：改头、换尾、加骨、扩链、交联、接枝、复配等。具体反应式见下图：

图1 以壬基酚为起始物料制备壬基酚聚氧乙烯醚的合成反应式

改头

改头是指选择、设计与合成具有活泼氢的起始剂。起始剂的选择、设计与合成对破乳剂性能的影响重大，主要是因为不同的起始剂将合成出不同结构的破现剂分子，如线型、多分支型、空间网状等特殊的结构，从而对原油破乳起到一个很好的效果。常用的起始剂有酚类、醇类、脂肪酸、脂肪胺类等。随着破乳剂的发展，起始剂也从单一、简单化向多样、复杂化发展，这极大的提高了破乳剂的性能，主要的起始剂有酚醛树脂类、哌嗪类、酰化多胺类等。

换尾

换尾是利用化学方法将同类或者不同类的聚合物端基进行酯化或酸化，从而可増加相对分子量，改善破乳剂性能，一般地，换尾改性有以下几种方法：①用硫酸催化相对分子量较低的破乳剂分子，可使破乳剂分子间脱去水分子，从而提高相对分子量；③用醛类可以烷基醚化破乳剂分子，改善破乳剂性能；⑤对端羟基进行胺基化，再进行磺酰化；④对端羟基经碱或醇钠处理，再进行卤化改性。

加骨

加骨即是在破乳剂分子结构中引入新的骨架而生成新的品种。如用醇类为起始剂得到的聚醚与乙氧基聚硅烷反应，可得到既有破乳效果又有防蜡作用的破乳剂。

扩链

扩链，顾名思义就是用扩链剂将低分子量的破乳剂分子连接起来，从而成倍増加分子量，结构上形成线型或空间网状型。通常扩链剂为含有双官能团活泼氢的化合物，常用的扩链剂有醛类、环氧衍生物等。

交联

交联的作用机理与扩链相似，从增加分子量方面，效果更好，可以制备出超高分子量的破乳剂分子。作交联剂的试剂或预聚体至少有一种含有三个以上的官能团。常用的交联剂有聚氨酯类、环氧树脂类、酚醛树脂也可与聚醚进行轻微交联，对原油破乳具有比较好的效果。

接枝

接枝就是利用特定的化合物与高分子链上的某些官能团进行化学反应，增加分子量的同时，更重要的是引入了新的官能团，形成特殊的结构，増强了破乳剂的破乳效果。

复配

复配就是利用各种表面活性剂的协同效应，将各种不同类型的破郭剂按照一定比例进行混合，以求达到减少破乳剂用量，提高破郭剂的脱水率等效果。

总结

除了以上叙述的方法外，有时通过某一种方法难以满足实际需求时，也可将多种改性方法结合起来制备壬基酚聚氧乙烯醚高聚物。以壬基酚和多聚甲醛为原料，以氨氧化钾为催化剂，经壬基酚的羟甲基化反应和烷基化反应，制备得到热固性壬基酚醛树脂。

参考文献

[1] [35] 常晓屿, 刘云. 壬基酚聚氧乙烯醚对环境的影响 [J]. 北京日化 2002:12-18