烷基季铵盐体系泡沫性能与表面性质研究

使用德国KRSS公司生产的DSA100界面扩张流变仪,采用小幅低频振荡法研究阳离子表面活性剂十二烷基三甲基氯化铵(LTAC)、十四烷基三甲基氯化铵(TTAC)、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)和十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)的泡沫性能与表面性质的关系。结果表明:起泡剂浓度低于其临界胶束浓度(CMC)时,起泡性、稳定性和表面张力随着活性剂浓度的增大而增强,达到CMC后则基本不再变化;起泡剂的疏水链越长,其起泡性和稳定性越差,体系的表面张力也逐渐增大;在LTAC、TTAC、CTAC和OTAC体系的扩张流变性质当中,弹性模量居主导地位,并且弹性模量会随工作频率的增加而增大,随着浓度的增大出现一个极大值,随着疏水链长的增加而减小,而黏性模量则始终很小;泡沫的起泡性由表面张力和表面黏弹性等多个参数共同决定,而弹性模量与泡沫的稳定性具有明显的线性关系。     

低碳醇对十二烷基硫酸钠溶液泡沫性能的影响

醇与表面活性剂有较好的协同效应。分别考察了低碳醇(甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇和异戊醇)对0.01%和0.20%SDS溶液起泡体积和泡沫半衰期的影响。结果表明,部分低碳醇(异丙醇、正丁醇和异戊醇)可提高0.01%SDS溶液起泡体积和泡沫半衰期,而对0.20%SDS溶液的起泡体积和泡沫半衰期基本没有影响。低碳醇对0.01%SDS溶液起泡体积和泡沫半衰期的提高作用随醇碳数增加而增强。对于高矿化度的1%SDS溶液,随着Na~+浓度的增加,其起泡体积和泡沫半衰期先增加后急剧下降,而随着Ca~(2+)浓度的增加,其起泡体积和泡沫半衰期持续下降。高矿化度SDS溶液的起泡体积和泡沫半衰期很小,正丁醇和异戊醇的加入可以起到增效作用,而且随着醇浓度的增加,增效作用增强。对于低碳醇对十二烷基硫酸钠溶液起泡体积和泡沫半衰期的影响机理进行了分析。     

表面活性剂HY-3的表面扩张粘弹性质的研究

使用法国I.T.Concept公司生产的Tracker全自动液滴界面张力仪,通过对悬挂气泡/液滴的面积采用正弦振荡方案,利用滴外形分析方法测定阴离子型表面活性剂(发泡剂)HY—3溶液的表面/界面扩张黏弹性质。利用气泡(液滴)扩张压缩法研究了动态表面张力和表面扩张黏弹模量的影响因素。结果表明,随表面活性剂浓度的升高,HY—3溶液的表面张力逐渐降低,但当表面活性剂浓度达到临界胶束浓度时,HY—3溶液的表面张力不再降低;温度升高,HY—3溶液的表面张力降低,有助于提高液膜的稳定性。随着表面活性剂浓度的升高,表面扩张黏弹模量逐渐增大,但当表面活性剂浓度达到临界胶束浓度时,HY—3溶液的表面扩张黏弹模量开始减小;随着扩张频率的增大,表面扩张黏弹模量增大,液膜的机械强度增大,其自修复能力强,导致泡沫体系抗形变能力增强,泡沫稳定性呈现上升的趋势。     

SDS和PCN与胶束中NRa的相互作用

检测体系的紫外可见光谱、荧光光谱、表面张力、电导率等,研究了十二烷基硫酸钠(SDS)和盐酸普鲁卡因(PCN)与酸性形态中性红(NRa)的相互作用.中性红能降低SDS的临界胶束浓度.在SDS稀溶液中,表面活性剂分子能减弱NRa紫外吸收光谱及荧光发射光谱的强度.随着SDS溶液浓度的增大,NRa的光谱强度增大.NRa吸附于球状胶束表面,定位于棒状胶束膜相较深处.在SDS胶束体系中,随着PCN的加入,NRa的紫外可见光谱、荧光光谱强度减弱.     

明胶-十二烷基硫酸钠复配体系表面活性的研究

对明胶－十二烷基硫酸钠(SDS)复配体系,研究了SDS浓度、明胶浓度、明胶种类及分子量对其表面活性的影响。实验结果表明,随着SDS浓度的增加,体系的表面张力降低,并在其变化曲线中有一“平台”区域,同时体系的乳化力增大,其乳化力顺序为纯SDS溶液>水解皮明胶－SDS>水解骨明胶－SDS>骨明胶－SDS>皮明胶－SDS体系;各体系的起泡力及其稳定性亦随之增大。而明胶浓度的增加导致了各明胶－SDS体系表面张力的增大,且明胶浓度对大分子明胶体系的影响较之小分子明胶体系要大;明胶浓度的增加降低了体系的泡沫稳定性;但明胶浓度及其种类、分子量对体系的乳化力影响不大。     

羧酸盐型Gemini表面活性剂的表面性能研究

采用铂金板法测定羧酸盐型Gemini表面活性剂(CGS-12)的表面张力曲线,考察了溶液pH、无机盐以及醇的加入对CGS-12表面性能的影响规律,采用滴体积法测定CGS-12的动态表面张力曲线,并探讨其动态吸附机理。结果表明,CGS-12的临界胶束浓度(cmc)和临界表面张力(γcmc)分别为80μmol/L和26.37mN/m;当溶液pH值为6时,CGS-12的表面张力值最低,且其表面张力随溶液pH的变化具有可逆性;CGS-12的表面张力随NaCl浓度的增大先减小后增大,CGS-12的表面张力随着CaCl2浓度的增大先增大后基本不变;CGS-12的表面活性随着正丁醇浓度的增大而增加,随着醇碳链长度的增加,cmc的变化并不明显,但γcmc却明显降低;动态表面张力结果表明,CGS-12浓度较低时,吸附初期为扩散控制,吸附后期为混合动力学控制,浓度较高时,吸附初期曲线难以模拟,吸附后期为混合动力学控制。     

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.     

煤矿井下液体阻化泡沫阻燃及发泡性能

为解决采空区内液体阻化剂易从岩石缝流失的问题,通过正交试验、对比试验及热重分析,研究新型液体阻化泡沫的发泡性能和阻化性能.结果表明:当AES、MPS、CMC、MgCl_2质量分数分别为0.5%、0.2%、0.1%、5%时,阻化泡沫综合性能最佳.随着AES或CMC质量分数增大,发泡倍数先增加后减小,泡沫稳定性和保水性降低;随着MPS质量分数增大,发泡倍数降低,析液半衰期和保水性先增加后减小;随着MgCl_2质量分数增加,发泡倍数和析液半衰期先增大后减小,保水性增强;阻化泡沫的阻化效果较好.     

预交联凝胶颗粒与十二烷基硫酸钠的相互作用

建立预交联凝胶颗粒对阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的吸附特性与SDS对预交联凝胶颗粒膨胀性影响规律的关系,利用稳态剪切流变和振荡剪切流变方法研究SDS对预交联凝胶颗粒流变性能的影响,探讨预交联凝胶颗粒与SDS的相互作用机制。结果表明:随着SDS质量浓度的增加,表面活性剂在预交联凝胶颗粒上的吸附量逐渐增加后达到饱和,而预交联凝胶颗粒的膨胀倍数先逐渐降低,达到吸附饱和后基本稳定;预交联凝胶颗粒具有剪切变稀性,吸附表面活性剂SDS之后对其在低剪切速率下的表观黏度具有显著影响,随着SDS质量浓度的增加其屈服应力逐渐减小,储能模量呈现先降低后升高的趋势。     

一种新的表面张力测定方法——真球气泡法

设计了一个新的表面张力测定装置,通过实时测定液膜气泡的半径及其内外压差来获得被测液体的表面张力.该测定液体表面张力的方法简称为真球气泡法(real sphere bubble method,RSBM).对十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)溶液的表面张力进行了测定,结果与文献值吻合,且测定装置的绝对精度为98.2%.通过检测到的液膜气泡突然长大所需要的最大压差值△P_m及其表面积随时间的变化过程,定量分析了△P_m与溶液起泡难易程度及气泡大小的关系.     

空气/水界面上大豆11S球蛋白吸附膜的膨胀特性

采用轴对称滴形分析法检测了不同体相蛋白含量和pH值条件下，空气／水界面上大豆11S球蛋白吸附膜的表面膨胀特征参数随吸附时间的变化．结果表明：随着吸附时间的延长，吸附膜的表面膨胀模量增大，相角减小；膨胀弹性明显高于膨胀粘性，因此，从流变学的角度分析，空气／水界面上大豆11S球蛋白吸附膜的粘弹性实际上是弹性的；表面膨胀模量随体相蛋白浓度的增加而增大，受pH值的影响更为明显．     

浮空器膜材循环拉伸力学性能及弹性常数研究

对全新飞艇蒙皮膜材Uretek3216L进行了单轴循环拉伸试验,采用自主研发的多功能薄膜双轴拉伸试验机进行5种应力比例下的拉伸试验.探讨了单双轴循环试验的应力应变关系及弹性模量随循环次数的变化规律,对双轴耦合弹性模量的理论公式进行了推导,分析了纬经向应力比对耦合弹性模量的影响规律.结果表明,单轴循环的第15次和第1次循环相比,经纬向弹性模量分别增大了20.7%和39.1%,其中第2次循环增大幅度最大,经纬向均占总增量的60%以上.对于双轴试验,随纬经向应力比R的增大,经向耦合弹性模量增大而纬向减小.确定了膜材的单、双轴应力下的弹性模量和3D应力应变响应曲面.     

十二烷基磺基甜菜碱与其它类型表面活性剂的相互作用

通过测定两性表面活性剂十二烷基磺基甜菜碱(SB12)与非离子表面活性剂Triton X-100(TX)、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)混合溶液的表面张力及理论计算，探讨了它们之间的相互作用，从而为两性表面活性剂的复配应用提供了有价值的基础数据。     

AOS与CHSB复配体系的表面扩张性质和泡沫性能

为考察α-烯烃磺酸钠(AOS)与椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱(CHSB)复配体系在大庆油田泡沫驱中应用的可行性,利用界面流变仪和泡沫扫描仪研究了AOS与CHSB复配体系的表面张力、表面扩张黏弹性及泡沫性能.实验结果表明:与单剂体系相比,AOS与CHSB复配体系的界面张力和临界胶束浓度均降低.当AOS与CHSB质量比为6∶4时,复配体系的表面张力和临界胶束浓度达到最低.AOS与CHSB复配体系的表面扩张黏弹性和相角随浓度增加先增加然后降低.复配体系的表面扩张黏弹性好于单纯AOS和CHSB体系,在AOS与CHSB质量比为6∶4时,复配体系的表面扩张黏弹性最强.AOS与CHSB复配体系的泡沫稳定性有明显提高.在AOS与CHSB质量比在4∶6～7∶3之间,复配体系的泡沫性能最佳.     

中墙顶部回填混凝土弹性模量对连拱隧道稳定性的影响

根据某高速公路连拱隧道衬砌结构形式,建立有限元计算模型,通过改变回填混凝土单元的弹性模量模拟回填混凝土的不同密实程度,采用数值模拟方法研究回填混凝土弹性模量变化对连拱隧道稳定性的影响.研究结果表明:围岩的变形和应力以及衬砌内力均随着中墙顶部回填混凝土弹性模量的增大而大幅度降低;当回填混凝土弹性模量比由0(完全脱离)增加到100％(完全密实)时,拱顶沉降和围岩拉应力分别降至75％和20％左右,内衬弯矩可降至17％左右;当弹性模量比达到60％以上时,内衬弯矩基本保持不变;中墙应力随着回填混凝土弹性模量的增大而增大,且弹性模量比越低,中墙应力变化幅度越显著,回填混凝土完全脱离时中墙两侧最大压应力仅为完全密实时的33％左右,中墙承受的荷载主要来自上方围岩通过回填混凝土传递到中墙的压力.在实际施工中,应使中墙回填混凝土的弹性模量比至少达到设计标号混凝土标准值的60％以上方可进行隧道正洞开挖.     

考虑不同节理倾角和贯通率的类岩材料单轴压缩试验

为研究节理倾角与贯通率对类岩材料力学特性的影响,选用预制贯通节理类岩材料作为研究对象,对以节理倾角和贯通率为单一变量的两组砂浆试样进行单轴压缩试验。试验结果表明:节理倾角为0°时,随着节理贯通率的增大,试样的峰值强度、峰值应变以及弹性模量均不断减小;不同贯通率试样破坏时均呈现出整体张拉破坏的特征;节理贯通率相同时,随着节理倾角的增大,试样峰值强度呈现V字形变化趋势;试样峰值应变先减小后增大再减小,弹性模量先增大后减小再增大,二者呈现良好对应关系。通过对比节理贯通率和不同倾角对力学特性的影响,发现节理贯通率在试样强度、变形破坏过程中起主要影响作用。     

单压下节理密度及倾角对类岩石试件强度及变形的影响

通过预制张开节理类岩石试件,在单轴压缩条件下,研究节理密度及倾角的组合作用对试件强度和变形特征的影响.试验结果表明:(1)随着节理倾角的增大,应力-应变曲线由多峰值转变为单峰值,试件脆性增强,延性减弱;(2)节理密度对当量峰值强度的影响与节理倾角大小有关,对当量弹模的影响呈"V"形变化,即当量弹模随着节理密度的增大呈现先减小后增大的变化规律;(3)当量弹模随节理倾角的增大而增大,在节理倾角为90°的时候达到最大值,为完整试件弹性模量的70％～80％;(4)节理倾角对多节理类岩石试件当量峰值强度和当量弹性模量的影响大于节理密度的影响.对试验结果进一步分析发现:节理密度及节理倾角与应力-应变曲线、当量峰值强度及当量弹性模量之间的关系,其变化规律与试件的破坏过程息息相关,其破坏模式可分为张拉破坏、剪切破坏和复合破坏.     

考虑裂缝影响的页岩三轴压缩实验研究

为了探究页岩的破坏特征以及力学性质与裂缝之间的关系以及影响机理,本文采用RTR-1000岩石三轴力学测试系统对含不同裂缝（控制单一变量,使裂缝的条数、倾角、深度、填充物分别不同）页岩实施三轴实验,研究了不同裂缝形态下页岩的峰值应力、弹性模量以及破坏形式。实验结果表明：随着裂缝深度的增大,试件的弹性模量和峰值应力越小,同时破裂面与轴向应力的夹角变小;随着试件所含的的裂缝角度逐渐增大,页岩样品的弹性模量以及峰值压力的变化均表现凹型,并且随角度增大破裂面形态发生变化,当倾角为45° 时峰值应力和弹性模量降至最低;随着裂缝条数的增加,试件的弹性模量和峰值应力越小,其破坏形式为张拉和剪切破坏共存;随着裂缝充填物中方解石含量的增大,试件的弹性模量和峰值应力先减小再增大,当充填物中方解石含量为50 % 时值最小,并且岩样破坏主要是剪切破坏,随着方解石含量的增加,破裂面越容易经过填充带。