酯基Gemini阳离子表面活性剂的表面化学性质与胶团化作用

通过电导率和表面张力的测定,系统地研究了不同温度下烷基-α,ω-双(二甲基酰氧乙基溴化铵)(Ⅱ-12-s)酯基G em in i表面活性剂的表面活性及其溶液表面吸附和形成胶团的热力学函数。结果表明:在298~318 K,临界胶团浓度(CM C)和平衡表面张力(γ)分别为2.51×10-6~4.24×10-6m o l/L和32.9~34.2 mN/m,表面吸附和形成胶团的自由能分别为-68.78~-77.20kJ/m o l和-40.91~-49.80 kJ/m o l,Ⅱ-12-s在溶液、表面吸附及形成胶团过程中均为熵驱动过程。     

酯基Gemini型季铵盐表面活性剂的合成与性能

合成了系列酯基Gemini型季铵盐表面活性剂:烷基α,ω双(二甲基酰氧乙基溴化铵).采用红外光谱和核磁共振进行结构分析;用两相化学滴定法测定活性物含量,结果表明:6种已合成的酯基Gemini型季铵盐表面活性剂的活性物质量分数均在98.5%以上.同时测定了产物的表面活性、泡沫性能和乳化性能,结果表明:酯基Gemini型季铵盐表面活性剂具有较高的表面活性,其临界胶束浓度介于4.46×10-5～4.17×10-4mol/L之间,而相应的单季铵盐表面活性剂C14TABr和C12TABr的临界胶束浓度分别为4.00×10-3mol/L及1.50×10-2mol/L;酯基Gemini型季铵盐表面活性剂的泡沫稳定性及乳化性能也明显优于相应的单季铵盐表面活性剂.     

十二烷基酚两性表面活性剂合成与性能测定

以氯醇醚为核心,与环氧氯丙烷、N,N-二甲基—1,3-丙二胺、二乙醇胺综合反应合成新型十二烷基酚两性表面活性剂,对目标产物进行结构表征及性能测定。结果表明,新合成的表面活性剂具有十二烷基酚两性型表面活性剂红外光谱结构特征,具有良好的表面性能、界面性能、热稳定性能和驱油性能,临界胶束浓度值为1.58×10-3 mol/L,临界表面张力γcmc值为28.39mN/m,与原油的最低界面张力为1.5×10-3 mN/m,85℃温度环境下能较长时间与原油保持10-3 mN/m以下的超低界面张力,无论是在强碱、弱碱驱油体系下均能提高原油采收率20%以上。     

棕榈酸二甘醇酰胺的合成及其降低原油/水界面张力的性质

以四氢呋喃为溶剂,在氧化镁存在下,用棕榈酰氯与二甘醇胺反应合成了棕榈酸二甘醇酰胺,产率可达95%。产品经红外光谱,质谱和核磁表征,证实为目标产物。棕榈酸二甘醇酰胺具有优良的表面活性和耐盐性,45℃下临界胶束浓度为1.48×10-5mol/L,γcmc为29.7 mN/m,在水/空气界面的饱和吸附量达到4.0×10-10mol/cm2,当浓度为0.5 mmol/L时在质量浓度高达1 800mg/L的Ca+2水溶液中不沉淀。将棕榈酸二甘醇酰胺作为主表面活性剂,通过与两性表面活性剂复配,45℃下能在总表面活性剂质量分数为0.05%～0.5%的范围内将大庆原油/地层水的平衡界面张力降到10-3mN/m数量级,无需添加任何碱、中性电解质或助表面活性剂。     

可降解型阳离子表面活性剂的合成及结构表征

文章以自制的缩水甘油硬脂酸酯(GS)和三甲基氯化铵为原料,经一步反应合成含酯基可降解型阳离子表面活性剂(CMESA)。通过元素分析和红外光谱等分析方法确定其化学结构。用乙醇为溶剂,pH为9-10,温度为45℃时反应1h后得到92%的产物.滴体积法测表面张力(γ)和临界胶团浓度(cmc),在25℃下其cmc为5.4×10~(-5)mol·L~(-1),在cmc时的γ_(cmc)= 40.20 mN·m~(-1).     

一种新型阳离子型双子表面活性剂的合成与性能评价

用乙烷和十六烷基二甲基叔胺合成了一种阳离子型双子表面活性剂-乙烷-1,2-二(十六烷基二甲基澳化铵),记为16-2-16,并对合成产物进行了表征和理化性能测定.结果表明,合成产物即为目标产物,该双子表面活性剂表面张力为3.4×10-4 N/m,25℃下的cmc为2.2×10-4 mol/L,同时也测定了其与普通常用表面活性剂的复配性能,发现具有优良的复配性能.     

Gemini型表面活性剂的合成与性能表征

以丙烯酸甲酯、不同的长链脂肪酸(癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸)及乙二胺为主要原料,经过加成、酰化及皂化等反应,合成了一类Gemini型阴离子表面活性剂N,N′-双脂肪酰基乙二胺二丙酸钠(DAMC)。实验还对合成的表面活性剂(C10-DAMC、C12-DAMC、C14-DAMC、C16-DAMC)相关性能进行了表征。在25℃时,γCMC　分别为28.3、27.1、34.7、41.0mN/m;临界胶束浓度(CMC)分别为3.4×10-3、9.6×10-4、3.8×10-4、1.3×10-4mol/L;胶束聚集数(Nm)分别为47.3、41.6、36.2、30.7。合成样品显示出优良的乳化、润湿、泡沫及耐硬水洗涤等应用性能。     

单油酸甘油酯琥珀酸单酯羧酸钠盐表面活性剂的合成及性能

采用单油酸甘油酯和马来酸酐为原料,以丙酸钠为催化剂,经酯化、碳酸氢钠溶液中和,合成了单油酸甘油酯琥珀酸单酯羧酸钠盐阴离子表面活性剂。通过单因素实验确定了适宜的酯化反应工艺条件:马来酸酐与单油酸甘油酯摩尔比为2∶1;反应时间为1h;反应温度为90℃;催化剂用量10%(相对于单油酸甘油酯的摩尔分数)。单油酸甘油酯琥珀酸单酯羧酸钠盐的表面活性剂性能测试结果表明:该表面活性剂具有优良的性能,25℃时临界胶束浓度ccmc为1.37×10-4mol/L,对应的表面张力γcmc为33.9mN/m,饱和吸附量Γmax为2.52×10~(-10) mol/cm~2,分子最小吸附面积Amin为0.66nm~2,降低表面张力效率因子p(c20)为4.41,泡沫体积为300mL,泡沫稳定性为96.7%,乳化分水时间为144.5s.随着温度升高,ccmc,γcmc和Γmax均减小,Amin和pC20增大,发泡能力增强。     

新型含硼两性表面活性剂REAB的研制

以 1 溴十二烷与二乙醇胺烷基化合成N、N 二羟乙基十二烷基胺 (REA) ,再与硼酸酯化合成了一类新型含硼两性特种表面活性剂 (REAB) .其在pH值 6 .6～ 9.1范围内显示两性特征 :在pH值 5～ 11范围内表面活性优良 ,CMC为 1.0 34× 10 -3 mol/L、γcmc为 2 5 .6 8mN/m ;其具有中等的泡沫性能 ,且具有优良的抗静电效果     

1-萘甲氧基乙酸与SDS及其复配体系的表面活性

为了提高植物生长调节物质1-萘甲氧基乙酸溶液的润湿性和渗透性,将其与SDS(十二烷基硫酸钠)等表面活性剂进行了复配.采用表面张力法测定了复配体系的表面张力.实验表明,1-萘甲氧基乙酸复配体系的表面张力显著降低.其中,SDS与DTAB(十二烷基三甲基溴化铵)摩尔比为1∶1体系的增效作用最佳;SDS与OP—10(聚乙二醇辛基苯基醚)摩尔比为5∶1加KC l体系的增效作用也较佳.其CγM C分别为23.7 mN/m和28.2 mN/m,低于多种植物叶片的临界表面张力值.     

双十二烷基甲基羟丙基磺基甜菜碱的合成与性能

以异丙醇/水为溶剂,在碳酸钠和碘化钾存在下,用双十二烷基甲基叔胺和3-氯-2-羟基丙磺酸钠反应合成了双十二烷基甲基羟丙基磺基甜菜碱(diC12HSB),经红外、质谱、核磁表征确认为目标产物。由于具有双长链烷基,diC12HSB水溶性较差,但具有良好的油溶性。25℃下diC12HSB在水/空气界面的饱和吸附量达到7.0×10-10mol/cm2,相应的分子截面积为0.237 nm2,其临界胶束浓度约为1.8×10-5mol/L,γcmc<31 mN/m,即具有优良的表面活性。通过与亲水性磺基甜菜碱或羧基甜菜碱以及烷醇酰胺乙氧基化物类非离子表面活性剂复配,混合物中diC12HSB的摩尔分数为0.25~0.3,可在表面活性剂总质量分数为0.01%~0.3%范围内将大庆原油/地层水的界面张力降至超低,无需添加任何碱或无机盐。因此,diC12HSB可用作无碱驱油用表面活性剂。     

间苯二甲酰胺Gemini表面活性剂的合成及性能

采用3-二甲氨基丙胺和间苯二甲酰氯为原料,合成二(3-二甲氨基丙基)间苯二甲酰胺,再分别与溴代正十二烷、溴代正十四烷和溴代正十六烷反应制得3种含酰胺键的Gemini阳离子表面活性剂(C12-N-C12、C14-N-C14、C16-N-C16).采用IR、1 H-NMR、元素分析表征了其结构.测定其临界胶束浓度(CMC)分别为5.96×10-4、1.03×10-4、6.25×10-5 mol·L-1;表面张力(γCMC)分别为40.83、38.76、38.08 mN·m-1;Krafft点分别为0、0、12℃,并研究了其乳化性、泡沫性质.     

Synthesis and surface activity of biquaternary ammonium salt gemini surfactants with ester bond

The synthesis and surface activity of gemini surfactants with ester bond as spacer are described. Their critical micelle concentrations （CMC） are much lower than that of conventional surfactants, i.e., 1.62×10^-5, 1.38×10^-5, 1.28×10^-5 mol·L^-1 for gemini Ⅰ, Ⅱ and Ⅲ respectively. Surface tension at the CMC of gemini Ⅰ, Ⅱ and Ⅲ were 36.4, 38.5, 41.2 mN · m^-1. The physico-chemical properties such as Krafft points, foaming abilities and emulsifying power were also investigated. It is found that the title compounds have low Krafft points and show good solubility in water. The gemini surfactants synthesized also exhibit good foaming properties and excellent emulsifying power toward toluene. The foaming abilities and emulsifying power increase with the increase in carbon number of hydrophobic chain, and this might be caused by the sheer viscosity of different gemini surfactant solution.     

磺酸盐双子表面活性剂的合成及性能

以2-氯乙基磺酸钠、1, 3-丙二胺、环氧氯丙烷等为原料,经取代、开环反应合成了一种磺酸盐型阴离子双子表面活性剂:N, N-二(3-氯-2-羟基丙烷-N-十六烷基仲胺)丙二胺二乙基磺酸钠(GAS-316). 通过控制变量,优化了GAS-316的合成条件;利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1H NMR)对GAS-316进行结构表征,并评价其表面/界面性能. 结果表明:GAS-316的临界胶束浓度(C_CMC)为0.27 mmol/L,其表面张力γ_CMC为19.64 mN/m,具备优秀的表面活性;质量分数为0.5%的GAS-316溶液在45 ℃时,20 min内可将油水界面张力降至5.25×10-2 mN/m(低界面张力级别),拥有较好的界面活性.     

壬基酚聚醚硫酸酯/Φ-磺酸钠盐表面活性剂的构效关系

以壬基酚为原料,通过烷氧基化加成、磺化或硫酸酯化、再经中和反应合成了4种结构的表面活性剂,分别为:壬基酚聚氧乙烯醚(3)硫酸酯钠(NPES-3)、壬基酚聚氧乙烯醚(3)-Φ-磺酸钠(Φ-NPES-3)、壬基酚聚氧丙烯醚(3)硫酸酯钠(NPPS-3)、壬基酚聚氧丙烯醚(3)-Φ-磺酸钠(Φ-NPPS-3).测定其γcmc,Ccmc,耐盐能力、抗硬水能力、pH水解稳定性、热水解稳定性及油水界面张力.实验结果表明,含聚氧乙烯醚结构的表面活性剂耐盐能力和抗硬水能力均优于聚氧丙烯醚结构;降低油水界面张力则以含聚氧丙烯醚结构更好,尤其是NPPS-3的平衡界面张力达到9.88×10-3 mN/m的超低范围.     

一种含脱氢枞基氧化胺表面活性剂的合成及物化性质研究

以脱氢枞酸为原料经过酰氯化、酰胺化、N-烷基化及过氧化氢氧化反应合成了一种新型的含脱氢枞基氧化胺型表面活性剂——N＇一脱氢枞基酰胺乙基-N,N-二甲基氧化胺（DADAO）,并采用红外光谱对其结构进行表征.产品的临界胶束浓度（CMC）为0.01 mg/L、表面张力（γcmx））为32.02 mN·m-1、饱和吸附量（Γ∞）为0.0025 mol/m2、分子横截面积（A）为1.5×10^-21 m2、HLB值为3.689,另外,对产品其他表面活性参数进行测定,结果发现其具有较强的乳化力,良好的起泡稳泡能力、配伍性能和抗硬水性能.     

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.     

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。     

嵌段共聚水溶性高分子在空气/水界面吸附态的构象

对于用几种不同疏水／亲水单体比合成的聚(丙烯酸丁酯／丙烯酸)共聚物样品测定了其水溶液的表面张力,运用Gibbs吸附方程求得在样品溶液临界胶束浓度时样品在气／液界面的分子吸附面积,以此推测其吸附态构象。结果表明,亲水单体单元在共聚物中含量多时,样品分子趋于在水中溶解;疏水单体单元多时,样品分子趋于在表面吸附。其吸附态构象为分子链上相邻的数个丁酯侧基吸附于水面,形成“薄煎饼状”疏水微区。     

一种新型甜菜碱型沥青乳化剂的合成及在线红外光谱分析

以月桂醇、环氧氯丙烷、二甲胺、氯乙酸经三步反应合成出一种新型甜菜碱型沥青乳化剂.确定了第一步合成2-(十二烷氧基亚甲基)环氧乙烷的最佳反应条件,其收率为75.7%.利用红外光谱对3种产物结构进行了表征,利用在线红外光谱技术对第一步合成2-(十二烷氧基亚甲基)环氧乙烷的反应进行追踪分析,检测出中间体.基于以上实验数据,提出了合理的反应机理.最终产物的临界胶束浓度为8.8×10-5mol/L,在临界胶束浓度下的表面张力为21.2 mN/m.该乳化剂属于中裂型沥青乳化剂.