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。     

Gemini表面活性剂研究的新进展

Gemini是一类新型的表面活性剂,其分子中的亲水基和疏水基均为两个或两个以上,并通过联接基团联接.从Gemini表面活性剂的聚集行为、体相性质及应用等方面,特别是针对近两年国际上的研究成果,进行了较为全面的评述.并对新近出现的一些Gemini表面活性剂的特殊结构做了介绍.     

新型双子两性表面活性剂的合成及性能

以十二烷基叔胺、环氧氯丙烷和氧氯化磷为原料合成了一种新型双子两性磷酸酯表面活性剂.在三亚甲基中引入PO3-4作为柔性基团来提高联接基团的亲水性.通过红外光谱对合成的表面活性剂进行了结构表征.测试了该表面活性剂的水溶液最低表面张力为31.9mN/m、临界胶束浓度为1.4×10-4mol/L 、等电点为pH8.5～10.5,c20=1.41×10-5mol/L.考察了其发泡性、乳化性等,通过摄像显微镜对乳化效果进行了观察.     

高分子表面活性剂及其在油田中的应用

表面活性剂是分子中带有性质不同的亲水基和疏水基的两亲结构化合物,是与乳化、增溶、分散、润湿、起泡等表界面现象有关的功能性精细化工产品.高分子表面活性剂是由连接基团通过化学键将两个或多个单体表面活性剂连接在一起的性能优异的高分子化合物,本文介绍了其结构特征、功能特性、分类和应用情况.     

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.     

微乳液中阳离子型Gemini表面活性剂/牛血清蛋白相互作用

用内源荧光法和动态光散射技术研究了不同实验条件下W／O型微乳液中阳离子偶联表面活性剂（C12H25（CH3）2N-（CH2）、-N（CH3）2C12H25·2Br^-）（12-s-12,2Br^-．s=3、4、6）与牛血清蛋白的相互作用。实验结果显示：微乳液体系中含水量、偶联表面活性剂的含量、牛血清蛋白的浓度、联接基团的长度以及外加盐等因素对表面活性剂／牛血清蛋白的相互作用都有较大的影响。体系中含水量增加．微乳液的最大荧光波长蓝移减小;偶联表面活性剂的含量影响了微乳液的最大荧光波长蓝移;牛血清蛋白浓度较高时．两者之间的相互作用较强;联接基团越长,两者之间相互作用越强．牛血清蛋白越易处于疏水环境中;而盐对偶联表面活性剂／牛血清蛋白静电相互作用有一定的屏蔽效应。     

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.     

表面活性剂表(界)面吸附状态方程

评价了表面活性剂表(界)面吸附单分子层状态方程的热力学理论,分析了单分子层中表面活性剂基团之间的相互作用(亲水基之间的相互排斥,疏水基之间的相互吸引)和表(界)面下方基底液中无机盐的存在对单分子吸附层状态的影响,提出了一个新的关于表面活性剂表(界)面吸附单分子层的一般表面状态方程。结果与文献报道一致。     

表面活性剂对微细滑石的分散作用

采用沉降法考察了阳离子表面活性剂和几种亲水基不同的阴离子表面活性剂在水介质中对微细滑石颗粒的分散效果;通过测试加入表面活性剂前后颗粒表面Zeta电位、体系分散率变化,探讨了分散剂的作用机理。研究结果表明:阳离子表面活性剂对微细滑石粉体的分散效果不佳;含有强亲水性的磺酸基团和羧酸基团的阴离子表面活性剂对滑石粉体具有一定的分散效果;加入表面活性剂使颗粒表面Zeta电位绝对值变大,提高了悬浮液的稳定性。表面活性剂的最佳浓度分别为:月桂酸钠,2×10-5mol/L;十二烷基苯磺酸钠,4×10-5mol/L;合适的pH值范围为10.5~11.5;表面活性剂通过增大静电斥力和空间位阻起分散作用。     

阴离子双子表面活性剂

双子表面活性剂是一种分子结构新颖的新型表面活性剂,它将两个单链单头基传统表面活性剂通过化学键联接在一起,从而阻抑了表面活性剂有序聚集过程中的头基分离力,极大地提高了表面活性。它的出现,开辟了表面活性剂科学研究领域的新途径,是表面活性剂领域概念上的一大突破。     

高分子表面活性剂的研究现状

概述了近年来高分子表面活性剂研究的主要进展及现状,包括天然改性及化学合成类高分子表面活性剂。天然改性高分子表面活性剂主要介绍了纤维素类。纤维素类的改性是将带长链烷基的疏水性物质接枝到纤维素链段上,使其具有两亲特性来提高表面活性。目前超声波法是制备纤维素类高分子表面活性剂的一种新途径。对于化学合成类,由于单体种类选择和组成变化范围广,且合成手段多,因此品种较多。化学合成类的主要合成方法有两亲单体均聚、亲油/亲水单体共聚及在水溶性较好的大分子物质上引入两亲单体。目前,高分子表面活性剂领域的研究仍进展缓慢,在合成同时具有超高分子量和高表面活性的问题上还值得深入研究。     

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.     

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.     

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.     

有机硅羧酸钠表面活性剂的合成及其应用研究

为提高农药的叶面展性和靶标生物作用率,设计合成双疏水链的有机硅羧酸钠表面活性剂.采用FT-IR光谱表征产物结构,用拉环法测定其表面活性.利用正交试验法优化硅氢加成反应条件,并将Si-H转化率最高的有机硅羧酸钠用作辛硫磷助剂.结果表明:低含氢硅油和丙烯酸单体投料摩尔比为1.00:1.02,氯铂酸催化剂加入量(以Pt计)为单体质量的0.03%,110 ℃下反应6 h制得的有机硅羧酸钠,Si-H转化率达87.8%.有机硅羧酸钠表面活性剂水溶液在298 K时的临界胶束浓度(c_mc)为4×10mol·L,最低表面张力(γ)为17.87 mN·m.1%质量浓度的辛硫磷溶液在树叶表面能完全铺展,主要是由于双疏水链的有机硅羧酸钠表面活性剂分子的加入.     

泡沫灭火剂热老化机理研究

水成膜泡沫灭火剂在长期储存过程中存在由于老化而导致性能下降的问题。为了研究泡沫灭火剂的老化降解机理，分别在60℃和90℃下对灭火剂进行加速热老化192 h，研究了灭火剂在老化前后的性能变化；采用液相色谱-质谱联用技术（LC-MS），通过灭火剂在老化前后的离子流变化分析了碳氢表面活性剂的降解情况；采用核磁共振氢谱法（¹H NMR）定量分析了不同pH环境对碳氢表面活性剂稳定性的影响。结果表明：在60℃和90℃下加速热老化192 h后，泡沫灭火剂的发泡倍率明显下降，pH值显著升高，表面张力未发生明显变化；在90℃下热老化192 h后，烷基链长度在C₁₂以下的碳氢表面活性剂发生了明显降解，烷基链长度为C₁₄和C₁₆的碳氢表面活性剂相对稳定；在90℃下热老化192 h后，糖苷类表面活性剂在酸性和碱性环境下的降解率大于中性环境，甜菜碱类表面活性剂在碱性环境下的降解率大于酸性和中性环境，因此在实际应用时应避免添加导致体系pH大幅升高的组分。     

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。