2結果和討論

2.1棕櫚酸二甘醇酰胺的合成

通過用鹽酸-異丙醇法測定剩余二甘醇胺的含量，結合投料量，計算出棕櫚酸二甘醇酰胺的產率。結果表明，若反應溫度高于5℃，則易于生成副產物氨基酯。因此為保持棕櫚酰氯與二甘醇胺進行高選擇性的反應，需嚴格控制反應溫度低于5℃。單因素試驗表明，當n(酰氯)∶n(二甘醇胺)=1∶1.02時，在0～5℃范圍內反應3 h后，產率可達到95%。

2.2棕櫚酸二甘醇酰胺的表征

2.2.1紅外分析采用液膜法對產品進行紅外光譜分析，所得紅外圖譜如圖1所示。

圖1棕櫚酸二甘醇酰胺的紅外光譜

由圖1可以看出，圖中3 288.6～3 400 cm－1處強烈的寬峰為—OH吸收峰;1 637.4 cm－1處強而尖銳的吸收峰為酰胺鍵中的C==O伸縮振動;3 294.1和1 560.3 cm－1處的吸收峰為酰胺鍵中的N—H的不對稱伸縮振動和變形伸縮振動;1 076.2 cm－1處的吸收峰為伯醇C—OH的伸縮振動，據此可推斷產品為烷醇酰胺。

2.2.2質譜分析圖2為棕櫚酸二甘醇酰胺的質譜圖(正電荷模式)。

圖2棕櫚酸二甘醇酰胺的質譜圖

在正電荷模式下，產物將結合一個H+或Na+而帶正電，從而顯示正離子峰。據此推測，圖2中兩個最強的準分子離子峰分別對應于［M+Na］+和［M+H］+，于是產物相對分子質量M=343，與目標產物棕櫚酸二甘醇酰胺的相對分子質量完全吻合。m/z為282.3的離子峰為產品去掉—OCH2CH2OH后的碎片，m/z為709.6的離子峰對應于目標產物的二倍體［2M+Na］+。

2.2.3核磁分析以CDCl3為溶劑對產品進行核磁分析，圖譜解析結果如圖3和表1所示。

由表1可以計算出產物中H的積分值為41，與目標產物的分子式C20H41NO3相符。

2.3棕櫚酸二甘醇酰胺的耐鹽性

在水中加入CaCl2，會降低表面活性劑在水中的溶解度。因此，隨著溶液中Ca2+含量的不斷增加，表面活性劑溶液會變渾濁或析出沉淀，據此可判斷表面活性劑的耐鹽能力。表2為棕櫚酸二甘醇酰胺耐鹽能力的測定結果，棕櫚酸二甘醇酰胺的濃度為0.5 mmol/L。另外烷基芳基磺酸鹽是一種典型的驅油用表面活性劑，其主要缺點之一是不耐硬水，因此作為對比，表2中也列出了對十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)的測定結果。

表2棕櫚酸二甘醇酰胺的耐鹽能力及其與十二烷基苯磺酸鈉的比較

由表2可見，十二烷基苯磺酸鈉在Ca2+質量濃度達到250 mg/L時，溶液開始變渾濁，至300 mg/L時，溶液中出現沉淀;而對于棕櫚酸二甘醇酰胺，雖然溶液是渾濁的，但直到Ca2+質量濃度達到2 000 mg/L時才有明顯的沉淀出現。由此表明，棕櫚酸二甘醇酰胺具有優良的耐鹽能力。

2.4棕櫚酸二甘醇酰胺的表面活性

圖4為45℃下棕櫚酸二甘醇酰胺的γ-logc曲線。

圖4 45℃下棕櫚酸二甘醇酰胺水溶液的表面張力隨濃度的變化

圖4中的點為測量值，而線為Szyszkowski公式γ°－γ=nRTΓ∞ln(1+Kc)的計算值。由曲線的轉折點可得到臨界膠束濃度(ccmc)和γcmc數值，而通過用Szyszkowski公式對測定值進行模擬可以獲得飽和吸附量Γ∞和分子截面積a∞等參數，結果列入表3。

表3 45℃時棕櫚酸二甘醇酰胺的表面活性參數

由表3可見，棕櫚酸二甘醇酰胺的ccmc在10－5mol/L數量級，γcmc能達到30 mN/m以下，飽和吸附時分子截面積也相對較小，因此具有很高的表面活性。顯然這與棕櫚酸二甘醇酰胺的結構有關，由于其具有長鏈烷基，又是非離子型的，親水基之間沒有靜電排斥作用，因而易于吸附到界面，并在界面上緊密排列。

2.5棕櫚酸二甘醇酰胺降低大慶原油/水界面張力的性能

通常單一表面活性劑難以將油水/界面張力降到超低，而為了獲得超低界面張力，往往需要使用混合表面活性劑。棕櫚酸二甘醇酰胺也不例外，當其濃度為1×10－4mol/L時，45℃下與壬烷的界面張力為8.6 mN/m。

將棕櫚酸二甘醇酰胺與甜菜堿類兩性表面活性劑復配，溶于大慶油田的地層水，其中混合表面活性劑中棕櫚酸二甘醇酰胺的摩爾分數為0.6，水相中加入質量濃度為1 000 mg/L聚丙烯酰胺，不加任何堿或中性無機鹽，也不加任何助表面活性劑，在45℃下測定其與大慶四廠原油的界面張力，結果如圖5所示。

圖5 45℃時大慶原油/棕櫚酸二甘醇酰胺地層水溶液的動態界面張力

由圖5可以看出，在相當寬的總質量分數范圍內(0.05%～0.5%)，平衡界面張力皆能達到10－3mN/m數量級。在動態界面張力方面，當質量分數為0.05%時，界面張力降至10－3mN/m數量級需要45 min左右;而在較高的濃度下，僅需20 min左右。在高質量分數(0.5%)下，界面張力在60 min后有所上升，但仍維持在1×10－3mN/m數量級，其余濃度下界面張力平穩下降，無反彈。

用壬烷代替大慶原油，測定界面張力，表面活性劑總質量分數為0.2%，結果也能獲得超低界面張力，如圖6所示。這一結果與大慶原油的等效碳原子數為9左右完全一致。

圖6 45℃時壬烷/棕櫚酸二甘醇酰胺地層水溶液(0.2%)的動態界面張力

顯然棕櫚酸二甘醇酰胺可以作為無堿驅油用表面活性劑，用于表面活性劑-聚合物二元復合驅。

3結語

1)以四氫呋喃作溶劑，在氧化鎂存在下，通過棕櫚酸酰氯和二甘醇胺在0～5℃下反應可以合成棕櫚酸二甘醇酰胺。在優化反應條件下產率可達到95%。經紅外、質譜、核磁等表征，合成產物與目標產物的分子結構相符，為一種單一化合物。

2)45℃下棕櫚酸二甘醇酰胺的臨界膠束濃度為1.48×10－5mol/L，γcmc為29.7 mN/m，在水/空氣界面的飽和吸附量達到4.0×10－10mol/cm2，具有很高的表面活性。當濃度為0.5 mmol/L時，在Ca2+質量濃度高達1 800 mg/L的水溶液中不沉淀，具有良好的耐鹽性。

3)作為主表面活性劑(摩爾分數=0.6)，棕櫚酸二甘醇酰胺通過與兩性表面活性劑復配，能在總質量分數為0.05%～0.5%范圍內將大慶原油/地層水的平衡界面張力降到10－3mN/m數量級。因此棕櫚酸二甘醇酰胺可以作為驅油用表面活性劑用于無堿二元復合驅。