温度和添加剂对季铵盐Gemini表面活性剂CMC的影响

合成了季铵盐Gemini表面活性剂C12-3-C12·2Br,用电导率法测定了C12-3-C12·2Br在不同温度和添加各种有机醇、无机盐时的临界胶束浓度(CMC).结果表明,随温度升高,C12-3-C12·2Br的CMC逐渐增大;随有机醇中烷基碳链的增长,CMC逐渐降低;随无机盐中负离子电荷数升高,CMC明显降低.     

硫代甜菜碱12/十二烷基磺酸钠复配体系表面活性的研究

表面活性剂复配体系在水溶液中表现出优越的性能,其复配规律的研究,对于表面活性剂的应用具有重要的指导作用.在30℃时通过表面张力法研究了两性离子表面活性剂硫代甜菜碱12(SB3-12)和阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)复配体系形成胶束能力和降低表面张力能力方面的协同作用.结果表明:复配体系在降低临界胶束浓度(CMC)和表面张力能力方面可产生明显的协同增效作用,且SB3-12和SDS的摩尔比为5∶5时增效作用最显著,其CMC和最低表面张力分别为1.80 mmol.L-1和34.90mN.m-1,明显低于单一组分.并考察了复配体系的稳定性及无水硫酸铜、β-环糊精、正丁醇对复配体系表面活性的影响,发现复配体系具有很好的稳定性,无水硫酸铜、正丁醇能提高复配体系的表面活性,而β-环糊精的加入降低了体系的表面活性.     

Gemini表面活性剂溶液相关性质的Monte Carlo模拟

用Monte Carlo方法模拟了Gemini表面活性剂溶液形成胶束的情况。考察了链长、分子间相互作用能、联接基团对表面活性剂的聚集能力、聚集形态的影响。模拟结果显示:尾链越长,所对应的临界胶束浓度(CMC)越小、和尾链的对称性无关、不同分子间的交换能通过对有效交换能的影响来改变溶液的CMC值。Gemini表面活性剂分子在溶液中自聚集生长成胶束,胶束的聚集数和分子本身的特性相关。     

低聚阳离子季铵盐表面活性剂与磺基两性表面活性剂之间的相互作用

为对比研究不同寡聚度的阳离子季铵盐表面活性剂与磺基两性表面活性剂之间的相互作用,合成了一种Gemini阳离子季铵盐表面活性剂Malic-2C12及一种三聚阳离子季铵盐表面活性剂Citric-3C12。通过表面张力技术,分别研究了十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、Malic-2C12及Citric-3C12与磺基两性表面活性剂芥酸酰胺丙基羟磺基甜菜碱(EHSB)之间的相互作用。结果表明,DTAB与EHSB的混合行为接近于理想混合。然而,Malic-2C12或Citric-3C12与EHSB混合体系的临界胶束浓度(CMC)均低于理想混合模型的CMC,表明两种表面活性剂分子在混合胶束中存在协同作用。表面活性剂分子优先进入体相聚集形成混合胶束,而在表面吸附层中的排列变得疏松,导致Malic-2C12或Citric-3C12与EHSB混合体系的表面张力(γCMC)反而高于单一表面活性剂体系。另外,结合相互作用参数结果,发现随着阳离子表面活性剂的寡聚度由1(DTAB)增加至2(Malic-2C12)再到3(Citric-3C12),其与EHSB之间的协同作用逐渐增强,存在协同作用的比例区间逐渐增大,但寡聚度逐级增加所带来的增效逐渐放缓。     

阴离子双子表面活性剂分子结构对其溶液表、界面活性的影响

在合成一系列阴离子双子表面活性剂的基础上,使用表面张力仪和旋转滴界面张力仪考察了阴离子双子表面活性剂分子结构(亲水头基、疏水碳链、间隔基团)对其溶液表、界面活性的影响。研究发现,疏水链和间隔基团碳数相同时,磺酸盐双子表面活性剂具有更高的表面活性,羧酸盐双子表面活性剂的界面活性更高。间隔基团碳数相同时,随着疏水链碳数增加,双子表面活性剂的表面活性、降低溶液表面张力的能力、吸附效率均先上升后降低,界面活性升高。疏水链碳数相同时,随着间隔基团碳数增加,双子表面活性剂表面活性、降低溶液表面张力的能力、吸附效率均先上升后降低,界面活性降低。结果表明,阴离子双子表面活性剂分子结构的变化影响到其溶液的表、界面活性,在一定的条件下,调整阴离子双子表面活性剂分子结构可以使其溶液具有较为优异的表、界面活性。     

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。     

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.     

脂肪胺聚氧乙烯醚与 LAS 复配体系的表面活性

研究了脂肪胺聚氧乙烯醚(AE18)和十二烷基苯磺酸钠(LAS)在水溶液中相互作用.通过表面张力法测定了AE18和LAS不同比例下的临界胶束浓度(CMC).两种表面活性剂以任何比例复配时,复配体系的CMC都明显低于LAS的CMC;并且在摩尔比 n(LAS)∶n(AE18)=1∶9时,混合体系的CMC比任何单一表面活性剂CMC都低.复配体系达到CMC时的表面张力(γCMC)介于两种表面活性剂之间.运用Clint提出的理想混合胶团公式对CMC值进行了计算,与CMC实验值比较,发现随AE18摩尔分数的增加,CMC的实验值与计算值相近     

Gemini表面活性剂与卤离子对钢在磷酸介质中缓蚀协同效应

通过失重法与极化曲线法考察了季铵盐型Gemini表面活性剂1,3-双(十二烷基二甲基溴化铵)丙烷(简写为12-3-12)及其与卤离子复合体系对冷轧钢在1 mol.L-1磷酸溶液中的缓蚀协同效应.实验结果表明,在一定浓度氯离子或溴离子的存在下,浓度很低的Gemini表面活性剂12-3-12(1×10-4mol.L-1)就可以对冷轧钢在磷酸介质中起到很好的缓蚀效果;通过在Gemini表面活性剂12-3-12溶液中加入一定浓度的Cl-或Br-构筑复合的缓蚀体系,利用表面活性剂与卤离子之间显著的缓蚀协同效应,大大降低了Gemini表面活性剂在缓蚀体系中的用量,极大地降低了Gemini表面活性剂作为酸介质中钢的缓蚀剂的综合使用成本;对酸介质中Gemini表面活性剂复合缓蚀体系在金属表面的吸附机理进行了探讨,并通过Langmuir吸附理论和相关公式得到了相关热力学参数.     

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.     

双子表面活性剂与原油组分相互作用研究

针对五里湾油田长6油藏地层水和脱水原油特征,双子表面活性剂A2可以实现超低界面张力。为了探索双子表面活性剂与原油组分间的构效关系,采用原油柱色谱分离方法对原油各组分进行了分离,获知了原油的基本组成;并对双子表面活性剂A2与原油各组分之间的界面张力进行了测定。结果表明,该表活剂在0.5~0.02%的浓度范围内均具有高的界面活性,可以令原油实现超低界面张力,证实了原油中非烃组分对超低界面张力的产生具有至关重要的作用;即双子表活剂与非烃组分之间存在协同效应。     

一种含多官能团双子表面活性剂的合成及性能

合成一种含多个官能团的Gemini表面活性剂C16H33OCOCH2(CH3)2N+(CH2)3NHCOCH2CONH-(CH2)3N+(CH3)2CH2COOC16H33.2Br-(Ⅰ)并研究其表面性质.在丙酮溶剂中,二(3-二甲氨基丙基)丙二酰胺(Ⅱ)与过量的氯乙酸十六醇酯反应,经丙酮和乙腈混合溶剂重结晶得到白色固体产物,收率为82.6%(以Ⅱ计).采用IR、1H NMR对其结构进行表征.两相滴定法分析其纯度为99.8%;电导率法测定其CMC值为6.33×10-5mol.L-1;滴体积法测定其γCMC为34.89 mN.m-1;其Krafft点小于0℃.并研究了其乳化、泡沫性能.     

Gemini表面活性剂—醇体系胶束形成热力学性质研究

考察正丙醇对Gemini阳离子表面活性剂1,2-二亚甲基-双(十二烷基二甲基溴化铵)(C12-2-C12.2Br)的临界胶束浓度随温度的变化情况.实验结果表明:临界胶束浓度随温度的变化曲线出现最低点.在实验数据基础上,通过热力学模型,计算得到表面活性剂胶束化过程的Gibbs自由能、熵和焓,表明胶束形成是一个自发进行的过程,其Gibbs自由能同时受到温度、熵和焓的影响.在低温时,Gibbs自由能主要受熵的驱动;而在较高温度时,Gibbs自由能主要受焓的驱动.     

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。     

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.     

驱油用表面活性剂的发展及界面张力研究

综述了驱油用磺酸盐表面活性剂、羧酸盐表面活性剂、非离子-阴离子两性表面活性剂、烷基多糖苷表面活性剂、Gemini表面活性剂、甜菜碱表面活性剂的发展,指出Gemini表面活性剂、甜菜碱表面活性剂在油田中应用需解决的问题和国外近年较重视驱油用非离子-阴离子表面活性剂的趋势;总结了表面活性剂分子结构与降低界面张力性能的关系,指出研究甜菜碱类表面活性剂低界面张力形成机理对指导新型表面活性剂的合成有重要意义.     

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.     

适用于柴油基钻井液的洗油型冲洗液研究

针对柴油基钻井液易残留井壁和套管壁表面,影响水泥环胶结质量这一问题,进行了FYJ洗油型冲洗液研究：（1）建立表面活性剂的优选方法;（2）优选高效表面活性剂;（3）以清洗效率、润湿反转性能及其与柴油基钻井液和水泥浆的相容性为评价指标,获得综合性能良好的FYJ洗油型冲洗液。实验结果表明：（1）适用于洗油型冲洗液用表面活性剂应选用HLB值在12~15的阴离子型、非离子型或两者复配的表面活性剂体系,且加入表面活性剂的溶液表面张力（γ）接近或小于钻井液的临界表面张力（γ_c≈23~27 mN/m）,而较优加量至少大于临界胶束浓度（CMC值）;（2）FYJ洗油型冲洗液对不同种类的柴油基钻井液的清洗效率皆达到82%以上,有较好的抗温抗盐性;（3）该洗油型冲洗液与柴油基钻井液和水泥浆的相容性良好。     

Laboratory study of improving petroleum recovery by changing the wettability between the solid/liquid interface

The wettability of the solid powders (silica gel or Kaolin) was measured with the modified Washburn equation indicated as contact angles. The wettability changes for SDBS aqueous solutions on the surface of a silica gel or Kaolin powder were studied. The average aggregation number of the micelle in SDBS aqueous solution was measured by the fluorescence quenching method. Then the oil recovery of n-dodecane on the silica gel or the Kaolin surface was tested. The relationship between the wettability of the powder surface, the critical micelle concentration (CMC) of SDBS aqueous solution, and the mimic oil recovery of the resident oil on the powder surface has been explored. It has been found that the minimum contact angle (most hydrophilic condition) and the maximum oil recovery occurred near the critical micelle concentration (CMC) of SDBS while the interfacial tension between the SDBS solution and n-dodecane was far from ultra-low condition (≤10^-3 mN·m^-1).