非离子型Gemini表面活性剂的表面活性与固液界面吸附特性研究

利用最大泡压法和静态吸附实验测定了烷基酚聚氧乙烯醚型Gemini表面活性剂（GSmn）和壬基酚聚氧乙烯（10）醚（S910）在40℃下的表面张力，考察了Gemini表面活性剂的分子结构对其表面活性及其在固液界面吸附特性的影响。实验结果表明，在一定温度下，当GSmn的亲水基团相同时，其临界胶束浓度和最低表面张力均随烷基链长的增加而降低；疏水基相同时，GSmn的氧乙烯基数越多，临界胶束浓度越高，最低表面张力越低。S910与GS910的界面活性相近，但后者更易在溶液表面吸附。GSmn在高岭土上的饱和吸附量随GSmn烷基链长度的增加而增加，随氧乙烯基数增加而降低；GS910在高岭土上的饱和吸附量比S910低。     

非离子型Gemini表面活性剂的表面活性与固液界面吸附特性研究

利用最大泡压法和静态吸附实验测定了烷基酚聚氧乙烯醚型Gemini表面活性剂(GSmn)和壬基酚聚氧乙烯(10)醚(S910)在40℃下的表面张力,考察了Gemini表面活性剂的分子结构对其表面活性及其在固液界面吸附特性的影响.实验结果表明,在一定温度下,当GSmn的亲水基团相同时,其临界胶束浓度和最低表面张力均随烷基链长的增加而降低;疏水基相同时,GSmn的氧乙烯基数越多,临界胶束浓度越高,最低表面张力越低.S910与GS910的界面活性相近,但后者更易在溶液表面吸附.GSmn在高岭土上的饱和吸附量随GSmn烷基链长度的增加而增加,随氧乙烯基数增加而降低;GS910在高岭土上的饱和吸附量比S910低.     

非离子双子表面活性剂的合成研究进展

 双子表面活性剂是由间隔基团通过化学键联接两个疏水基团和两个亲水基团的离子头基构成的一类新型表面活性剂。与传统的单基表面活性剂相比,双子表面活性剂具有较低的临界胶束浓度、降低水溶液表面张力或者水油之间界面张力的性能更强、更好的水溶性等优点。国内外有许多关于阴离子和阳离子双子表面活性剂的合成和性能的报道,但关于非离子双子表面活性剂的合成还较少。非离子双子表面活性剂主要分为两大类：一类是醇醚、酚醚型,另一类是糖类衍生物。本文分别从联接基团加入法、极性头基加入法、疏水链基加入法等合成方法的角度,对不同类型的非离子双子表面活性剂的合成路线及性能进行了概述。其中,联接基团加入法是在两个现成的两亲分子之间插入一个联接基团,将这两个两亲分子联接起来。极性头基加入法则是联接基团先连接两条疏水链,再把两个极性头基加上去,一般是环氧乙烷或者是环氧丙烷加入的方法。疏水链基加入法所采用的原料化合物中含有联接基,并且已经和两个极性基团联接在一起,只是缺了两条碳氢疏水链。最后,对研究中存在的问题和今后的发展方向提出了一些看法,以期对新型双子表面活性剂的工业化有所促进。     

刷形两亲聚合物体系的表面张力研究

考察一类含有密集疏水侧链具有刷形分子骨架结构的阴离子两亲聚合物AMPS-AMC12S溶液体系表面张力受聚合物浓度及盐的影响,研究了阴离子、阳离子以及两性离子型的小分子表面活性剂对聚合物体系表面张力的影响.结果表明,疏水含量较高的聚合物溶液具有更低的表面张力,盐的存在可使聚合物溶液的表面张力升高,升高程度随聚合物疏水含量升高而减小;由于电荷屏蔽作用,聚合物与相同离子型表面活性剂相互作用较弱,与相反离子型表面活性剂相互作用较强;聚合物与相反离子型表面活性剂之间的相互作用使体系的表面张力高于表面活性剂单一体系,表面活性剂浓度增大甚至使体系出现絮凝和沉淀的现象;聚合物与两性离子表面活性剂之间的相互作用同样使体系表面张力升高,而表面活性剂浓度增大不会导致体系出现絮凝或沉淀的现象.     

Gemini表面活性剂的合成及性能

以二苯乙烷和长碳链脂肪酰氯为原料合成出Gemini磺酸表面活性剂,通过核磁氢谱和红外光谱对化合物的结构进行表征,测定了其水溶液的表面张力,得出其表面张力曲线,进而算出其他相关参数.3种Gemini表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)值随烷基疏水碳链的增长而降低.与线性十二烷基苯磺酸钠(SDBS)相比,Gemini表面活性剂G12-2-12的C20值降低94.4%,CMC值降低91.3%.G12-2-12的饱和吸附面积(Amin)比对应单基表面活性剂的2倍降低27%,且Gemini表面活性剂在气液界面上排列更加紧密.     

双子两性磷酸酯/十二烷基硫酸钠复配体系的表面活性

研究了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和双子两性磷酸酯表面活性剂(C12GP)的形成胶束能力和降低表面张力能力的协同作用,发现C12GP与SDS摩尔比为4:1时增效作用显著.考察了无机盐、醇对复配体系表面活性的影响.结果表明:加盐能够提高表面活性;短链脂肪醇作为添加剂应用于复配体系后,当混合表面活性剂的浓度较低时,其临界胶束浓度(ccm)比直接使用混合表面活性剂的ccm有所下降;同时长链脂肪醇作为添加剂应用于复配体系后,其ccm比直接使用混合表面活性剂的ccm下降显著.     

表面活性剂对煤层气压裂伤害研究

 为评价压裂液中表面活性剂对煤层气压裂过程的影响,利用煤岩样品针对阳离子、非离子、阴离子表面活性剂和表面活性剂复配体系,开展膨胀性、润湿性、吸附性能、表面张力、煤岩伤害和煤层气吸附解吸附物理模拟实验。将不同表面活性剂和复配体系的煤岩膨胀高度、接触角、煤粉中吸附形态和吸附量、措施前后表面张力和煤岩渗透率、吸附和解吸附曲线进行对比分析,进而优选表面活性剂体系。研究结果表明：水和表面活性剂溶液对所选煤岩膨胀性影响不大;阳离子可以增加憎水性,非离子保持煤岩水润湿性,阴离子会增加煤岩水润性;非离子表面活性剂有利于扩大煤岩孔隙进而提高煤层气的解吸附作用;双子表面活性剂（GM）为点状吸附,烷基酚聚氧乙烯醚（OP）为平铺吸附,十八烷基三甲基氯化铵（1831）为连体状吸附;双子-烷基酚聚氧乙烯醚（GMOP-4）复配体系措施前后表面张力较低,大幅度降低了GM 的吸附量且对煤层气解吸附过程具有促进作用;GMOP-4 复配体系实现了阳离子表面活性剂在煤层气压裂措施中低成本、高性能的应用。     

新型Gemini表面活性剂的合成及表面性能

合成制备了4 种含有不同疏水基及联接基团的阳离子型Gemini 表面活性剂. 红外谱图分析和质谱表征显示, 产物与设计的目标分子结构基本一致; 表面张力的测试结果表明,产物的临界胶束浓度(critical micelle concentration, CMC)同传统的表面活性剂相比降低了12 个数量级, 且随着疏水基C 原子和联接基团的单元数的增加而下降; 乳化性能测试结果表明, 产物在高盐浓度下的乳化能力明显优于传统单链型表面活性剂.     

脂肪醇聚醚磺酸盐水溶液与烷烃之间界面张力研究

测定了30℃时不同条件下脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐(AES系列)和脂肪醇聚氧丙烯醚磺酸盐(APS系列)与正辛烷、正癸烷和正十二烷之间的界面张力.结果表明:APS比AES具有更好的界面活性,用HLB值基团计算法证明了这一结论;疏水基链长的APS对于长链烷烃有较好的选择性,疏水基链短的APS对于链较短的烷烃有较好的选择性;同一表面活性剂溶液的最佳盐含量与烷烃碳数ACN有明显的对应关系;APS、AES水溶液的最佳矿化度均较高,在低矿化度条件下不易与烷烃形成超低界面张力.     

葡萄糖基双子表面活性剂的制备与表征

以葡萄糖和烷基胺(正辛胺、十二胺、十六胺)为原料制备了一系列不同链长的糖基双子表面活性剂,以傅里叶红外光谱和核磁共振氢谱表征了产物的结构.采用悬滴法和改进的Ross-Miles法对产物的表面张力、起泡性能进行了测试.结果表明,糖基双子表面活性剂可以将表面张力降低到33.0³8.6 mN/m,其临界胶束浓度在0.0738.6 mN/m,其临界胶束浓度在0.07⁰.45 mmol/L范围内;同时,产物(A)和(B)具有良好的起泡性和稳泡性.这说明具有独特二聚结构的糖基双子表面活性剂有着更高的降低表面张力的能力和效率,表现出比传统线性表面活性剂优越的表面活性.     

七元瓜环与双子型表面活性剂相互作用的研究

本文研究了七元瓜环Q[7]与双子型表面活性剂12-2-12在水溶液中发生的相互作用,探讨了瓜环对表面活性剂性能的影响。结果表明:Q[7]和12-2-12可以形成2∶1的配合物;当存在Q[7]时,表面活性剂的临界胶团浓度(cmc)和最低表面张力(γ_(cmc))增大,降低表面张力的效率(pC_(20))和表面压(Π_(cmc))下降,表面活性和发泡能力降低;同时,表面活性剂的饱和吸附量(Г_(max))降低,最小分子横截面积(A_(min))增大,表面活性剂在溶液表面排列更疏松。瓜环对表面活性剂的性能具有重要影响。     

表面活性剂对蒙脱石吸附鲱鱼精DNA的影响

选取具有代表性的阴离子、非离子、阳离子3种类型表面活性剂改性蒙脱石与DNA作用,探讨蒙脱石和表面活性剂耦合作用对DNA的吸附特征。实验表明,蒙脱石吸附DNA主要发生在矿物表面,DNA不能通过插层作用进入蒙脱石层间。经阳离子表面活性剂CTABr改性的蒙脱石与DNA作用符合Langmuir模型,CTABr从蒙脱石层间域解吸后与DNA形成复合体。阴离子表面活性剂SDS、非离子表面活性剂Span60改性蒙脱石以及未改性蒙脱石的DNA吸附模型符合Freundlich等温吸附模型,阴离子和非离子表面活性剂对DNA吸附主要通过降低矿物表面张力与DNA作用,DNA在蒙脱石表面的吸附不是均一单层吸附,主要通过配位交换和氢键作用。研究表明表面活性剂对蒙脱石吸附DNA的影响主要是通过插层和表面吸附后改变蒙脱石层间电性和降低矿物表界面张力进行调控。     

新型双子表面活性剂在聚乙烯吡咯烷酮上的聚集数研究

采用表面张力测定和稳态荧光猝灭技术研究了双子表面活性剂胶束在聚合物聚乙烯吡咯烷酮(PVP)上的聚集数,考察了一个不带电的聚合物和新型双子表面活性剂Gemini-0118之间的相互作用。双子表面活性剂和聚合物混合溶液的表面张力-浓度对数曲线表现出典型的转折点,表明溶液形成了表面活性剂-聚合物的聚集体。聚合物浓度对聚集体形成的影响和聚合物浓度下聚集数的大小也进行了考察。结果表明Gemini-0118与聚合物PVP相互作用较为明显。     

纳米氢氧化铝稳定泡沫性能研究

通过原位表面活性化可使纳米颗粒变成表面活性颗粒,使其能够吸附在气-液界面上形成颗粒单层,这种颗粒单层类似于表面活性剂在气-液界面上的吸附单分子层,有起泡和稳泡的作用.研究了纳米氢氧化铝与表面活性剂SDS及OP-10复配产生的泡沫的性能.结果表明,以水为溶剂时,OP-10基本不能使纳米氢氧化铝颗粒原位表面活性化,不能在起泡和稳泡方面产生协同效应.而阴离子表面活性剂SDS能够通过静电作用吸附在纳米氢氧化铝颗粒表面,使颗粒表面覆盖一层烷基链而亲水性减弱,从而能以颗粒单层形式吸附在气-液界面上起到起泡和稳泡的作用.当SDS质量分数大于0.6%后,表面活性剂分子在颗粒表面形成双层或多层吸附,打破了活性颗粒的亲水-亲油平衡,纳米颗粒重新转变为强亲水颗粒,起泡、稳泡能力下降.质量分数0.1%纳米Al(OH)3+SDS体系的泡沫封堵性能明显优于单一SDS体系,文中实验条件下阻力因子可达100以上.     

复杂“星形”表面活性聚合物自组装行为的耗散粒子动力学模拟

表面活性聚合物因其改变溶液表面张力的功能,广泛应用于医疗以及化工领域.在溶液中表面活性聚合物自组装形成胶束形态决定溶液的流变性,影响自组装结构形成的因素是其研究的热点.采用耗散粒子动力学模拟方法,考察了多臂“星形”表面活性聚合物的自组装结构,通过改变表面活性聚合物链的亲疏水性,亲水基团和疏水基团的种类以及表面活性聚合物结构探索了各因素对“星形”表面活性聚合物自组装行为的影响.结果表明:“星形”表面活性聚合物能够自组装形成球形、层状、柱状/管状及囊泡胶束,溶剂条件、疏水链长度及亲疏水基团种类对胶束形态作用显著,囊泡变形规律受次级拓扑结构作用明显.     

非离子Gemini表面活性剂在固-液界面吸附的Monte Carlo模拟

利用Monte Carlo方法对非离子Gemini表面活性剂在固-液界面的吸附进行了模拟,得到了吸附层厚度、吸附量和链节密度分布,并用两阶段吸附模型拟合了吸附等温线。同时,对Gemini表面活性剂和传统表面活性剂在界面的竞争吸附进行了模拟。结果表明:随着对比温度的升高,单一非离子Gemini表面活性剂在疏水性界面的吸附层厚度减小,吸附量降低,吸附等温线符合两阶段吸附模型。在相同能量参数下,Gemini表面活性剂在界面吸附的能力远比传统表面活性剂在界面吸附的能力强,它可将表面上已吸附的传统表面活性剂解吸下来,从而影响界面性质。     

一种双子表面活性剂的合成及在采油中的应用

实验室合成了一种阳离子型双子表面活性剂,记作14-4-14.对合成产物进行了结构表征和理化性能测定.结果表明,合成产物即目标产物,并且具有优越的表面活性.在此基础上,研究了14-4-14对大港油田原油-水体系表面张力的影响.结果表明,该产物能有效降低原油-水体系的界面张力,可以将界面张力降低到10-4数量级,适合做表面活性剂驱油剂.     

磁处理对活性剂溶液性质的影响

本文研究了磁处理对活性剂溶液性质的影响,主要包括磁处理对阴离子活性剂、阳离子活性剂和非离子活性剂溶液的表面性质,如表面张力、在石英表面的吸附量和对固体表面的润湿角等的影响。此外也研究了这三种溶液的磁化率和紫外光谱图。研究结果表明,活性剂溶液是抗磁性物质,并证实磁处理可以影响到活性剂的电子跃迁,减少表面张力,能够改变吸附量,可以改善它对固体表面的润湿性等。     

表面活性剂强化铜矿石浸出

为了解决铜矿石浸出速度慢、浸出率低的问题,在浸出液中加入表面活性剂进行摇瓶试验.通过测量浸出前后溶液表面张力以及铜浸出率,考察了三种不同类型的表面活性剂对铜矿石浸出的影响.研究发现溶液表面张力对矿石浸出影响较大,阴离子表面活性剂的强化浸出作用最为明显,铜浸出率达62.5%.在柱浸试验中,添加阴离子表面活性剂使铜浸出率提高了近10%.利用物理化学和渗流力学对表面活性剂强化浸出机理的分析表明,溶液表面张力和表面活性剂在矿石表面的吸附对矿石表面润湿作用影响较大,表面活性剂在浸出液的持久性也是影响浸出的因素之一.     

表面活性剂强化铜矿石浸出

为了解决铜矿石浸出速度慢、浸出率低的问题,在浸出液中加入表面活性剂进行摇瓶试验.通过测量浸出前后溶液表面张力以及铜浸出率,考察了三种不同类型的表面活性剂对铜矿石浸出的影响.研究发现溶液表面张力对矿石浸出影响较大,阴离子表面活性剂的强化浸出作用最为明显,铜浸出率达62.5%.在柱浸试验中,添加阴离子表面活性剂使铜浸出率提高了近10%.利用物理化学和渗流力学对表面活性剂强化浸出机理的分析表明,溶液表面张力和表面活性剂在矿石表面的吸附对矿石表面润湿作用影响较大,表面活性剂在浸出液的持久性也是影响浸出的因素之一.