非离子型Gemini表面活性剂的性质

Gemini表面活性剂具有的优良表面活性,使之有望作为三次采油用的表面活性剂。用界面张力仪及HAAKERS600流变仪研究了非离子型Gemini表面活性剂的表面活性及流变特性。结果表明,25℃下,氧乙基数(EO数)分别为8,10,12的3种非离子型Gemini表面活性剂8-NP-8、10-NP-10及12-NP-12的临界胶束浓度(cmc)值分别为:0.99,0.15和0.032 mmol/L;非离子型Gemini表面活性剂的表面活性及cmc值受电解质的影响较小;氧乙基数为12的非离子型Gemini表面活性剂可以使亲水及亲油固体表面的接触角明显降低,水润湿性增强;非离子型Gemini表面活性剂溶液的粘度随剪切速率增加基本保持不变,呈现出牛顿流体的特性。     

甲基偶联双（烷基酚磺酸钠）型Gemini表面活性剂的合成及性能

本文采用甲醛为偶联剂对长链烷基酚进行缩合,合成了可以制备Gemini表面活性剂的疏水骨架——甲基偶联双（烷基酚）（MBA）。将MBA磺化及中和制得了Gemini表面活性剂甲基偶联双（烷基酚磺酸钠）（MBSA）。采用IR、ESI-MS验证了MBSA的结构,并测定了两种Gemini表面活性剂的表面张力、临界胶束浓度、增溶能力、润湿力、泡沫性能、乳化力、钙皂分散力及耐电解质能力。结果表明,甲基偶联双（壬基酚磺酸钠）（MBSN）的cmc为5.9×10-4mol/L,γcmc为30.0mN/m;甲基偶联双（十二烷基酚磺酸钠）（MBSD）的cmc为4.6×10-4mol/L,γcmc为32.0mN/m。其cmc均比普通表面活性剂低一个数量级;疏水基长的MBSD比疏水基短的MBSN表面活性更强,但耐电解质能力反而降低。     

系列反应型阳离子Gemini表面活性剂的合成及性能

通过三步反应,以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)、环氧氯丙烷(ECH)和3种长链烷基叔胺(十二烷基叔胺、十四烷基叔胺、十六烷基叔胺)为主要原料,合成了3种反应型阳离子Gemini 表面活性剂,即C₁₂-3(OH)-DM、C₁₄-3(OH)-DM和C₁₆-3(OH)-DM。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、核磁共振仪(¹H NMR)和元素分析仪表征了目标产物结构,通过 DCTA21 表面界面张力仪测定其在水溶液中的表面张力、临界胶束浓度(cmc)以及其热力学常数,并测定了其水溶液的乳化性能和泡沫性能。结果表明:与传统单子季铵盐型表面活性剂相比,Gemini 表面活性剂C_m-3(OH)-DM(m=12,14,16)具有更高的表面活性,其临界胶束浓度(cmc)分别为 0.0265mmol/L、0.0169mmol/L、0.0083mmol/L,对应的表面张力γ_cmc分别为 32.1mN/m、30.1mN/m、27.7mN/m。     

一种双磺酸盐表面活性剂的合成与表面性能研究

以无水对氨基苯磺酸、1,2-二溴乙烷、溴代十二烷等为主要原料制备了双阴离子(Gemini)表面活性剂N,N’-(十二烷基二对苯磺酸钠)乙二胺(HY-12)。采用IR光谱测试技术对目标产物的结构进行了初步鉴定,并考察了无机盐对HY-12表面活性的影响。该目标产物水溶液的cmc(5.0×10-4mol/L)是十二烷基磺酸钠的1/20,在临界胶束浓度下的γcmc(27.5 mN/m)比十二烷基磺酸钠(39.0 mN/m)低11.5 mN/m。目标产物与十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)复配产生了较好的协同效应。     

12-3-12型Gemini阳离子表面活性剂的合成及性能研究

以十二叔胺与环氧氯丙烷为主要原料,在实验室合成12-3-12型Gemini阳离子表面活性剂,终产物用傅立叶红外变换仪和元素分析仪进行定性分析,并对表面活性剂的性能进行了详细讨论.实验合成的12-3-12型Gemini阳离子表面活性剂cmc为7.28×10-4 mol/L,表面张力γ cmc=39.53 mN/m;乳化力、增溶作用、发泡性及稳泡性均较十八烷基三甲基氯化铵(S 1831)、十六烷基三甲基氯化铵(S 1631)好,但发泡性及稳泡性不及十二烷基硫酸钠(SDS).     

居贝特十四醇聚氧乙烯醚羧酸钠盐的合成及表面性能

以正庚醇为起始原料,经过Guerbet、Williamson等一系列反应合成出了具有支链结构的居贝特十四醇聚氧乙烯醚羧酸钠盐[C14GA(EO)nCH2COONa,n=1-4]。用IR、NMR测定了所合成的表面活性剂的结构;用滴体积法测定了其表面张力。结果表明:该类表面活性剂有比较好的表面性能,并且随着分子中氧乙烯(EO)单元数的增多,该系列表面活性剂[C14GA(EO)nCH2COONa,n=1-4]的临界胶团浓度(CMC)以及临界胶团浓度时的表面张力(γCMC)降低,分别为:10．50 mmol/L,27．87 mN/m;0．85 mmol/L,26．00 mN/m;0．75 mmol／L,25．20 mN/ m:0．59 mmol/L,25．18 mN/m。讨论了该类表面活性剂的结构与表面活性的关系。     

HTM-12表面活性剂的合成及表面活性

以无水对氨基苯磺酸、1,4-二溴丁烷合成了N,N’-(二对苯磺酸)丁二胺,再与溴代十二烷反应合成N,N’-(十二烷基二对苯磺酸钠)丁二胺(简称HTM-12),合成了带有两个疏水长链的双磺酸盐表面活性剂。该产物水溶液的cmc(7.0×10-4mol/L)是SDBS和DTAB的1/14和1/23,γcmc(26.8 N/m)分别比SDBS(39.0 mN/m)和DTAB(38.9 mN/m)低12.2 mN/m和12.1 mN/m。HTM-12和DTAB复配产生了明显的协同效应。在实验范围的任意配比条件下,HTM-12/DTAB体系的表面活性比SDBS/DTAB高得多。HTM-12∶DTAB=3∶7(摩尔比)时,复配体系的cmc为2.15×10-4mmol/L,γcmc=22.3 mN/m;与SDBS/DTAB的最优化配比(1∶1)相比较,cmc仅为后者的1/3.5,γcmc低10.8 mN/m。     

AES与AEO_9复配体系表面活性的研究

研究了脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)与非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚9(AEO_9)按不同质量比复配所得表面活性剂体系的临界胶束浓度(cmc)、平衡表面张力(γ)及动态表面张力(DST)。当得到AES-AEO_9复配体系质量比为3∶7时,临界胶束浓度(cmc)最小,为0.10mmol/L,γ_(cmc)为33.62mN/m;质量比为1∶9时动态表面张力最好,此时动态表面张力参数n为1.74,t*为1.32s,表面张力降低速率R_(1/2)为14.30mN/m·s。不同浓度动态表面张力结果表明,随复配体系浓度增加,诱导期节省时间t_i减少,R_(1/2)增加。     

头基含羟基的季铵盐双子表面活性剂的合成与性能

以溴代烷、二乙醇胺和1,4-二溴丁烷为原料,通过两步反应合成了一类头基含羟基的季铵盐双子表面活性剂亚丁基-1,4-双(烷基二羟乙基溴化铵)(m-4-m(OH),m=8,10,12,14),通过核磁共振氢谱(~1H NMR)和质谱(MS)对中间体和目标产物的结构进行表征。通过表面张力仪和电导率仪测定m-4-m(OH)在水溶液中的平衡表面张力(γ_(cmc))和临界胶束浓度(cmc),并测定了其水溶液的乳化性能和泡沫性能。结果表明,烷基链越长,表面活性剂越容易自发形成胶束,14-4-14(OH)的cmc最低,可达0.48 mmol/L,γ_(cmc)为33.6 mN/m;头基中引入羟基可有效降低表面活性剂的cmc和γ_(cmc);随着烷基链的增长,乳化性能越好;起泡性随着烷基链的增长呈先升后降的趋势。     

基于地沟油的Gemini型阳离子表面活性剂及对纸张的柔软效果

将废弃地沟油进行酸解获得混合脂肪酸。以混合脂肪酸、二甲基乙醇胺、环氧氯丙烷等为基本原料制备了一种新型的基于地沟油的Gemini阳离子表面活性剂。使用傅里叶变换红外光谱对制备化合物的特征基团进行表征。利用表面张力法测定制备表面活性剂的临界胶束浓度为5.07×10~(-3)mol/L,利用电导率法测定临界胶束浓度为5.02×10~(-3)mol/L,此时对应的表面张力y_(cmc)为35.26 mN/m。最后,使用手感式柔软度测试仪测试制备表面活性剂对纸张的柔软效果,结果表明当表面活性剂浓度达到9.1×10-4 mol/L时,即可以取得较好的柔软效果。     

DEDS-10双子表面活性剂的性能研究

合成了一种新型的DEDS-10双子表面活性剂,用红外光谱对所合成化合物的结构进行了初步表征。DEDS-10的临界胶束浓度cm c为0.47 mmol/L,γcm c为34.5 mN/m,A lC l3、CaC l2和NaC l可以使γcm c降低3.6~1.1 mN/m,其cm c值大约为纯水溶液cm c值的1/5~1/3;加入乙醇,可增加其表面活性,在乙醇的浓度为0.22 mol/L时,其表面张力为30 mN/m左右。与阳离子表面活性剂DTAB和非离子表面活性剂曲拉通X-100复配,可以大幅度地降低cm c和γcm c值,与阴离子表面活性剂TLS复配时,cm c降低,cγm c略有增加。     

新型磺基甜菜碱与聚丙烯酰胺作用的研究

合成了一种耐温抗盐表面活性剂,通过红外光谱分析了该表面活性剂的结构。将其与2500万分子量聚丙烯酰胺进行复配,考察了复配体系的表面、界面性能。研究结果表明：所合成的产物为目标产物;磺基甜菜碱表面活性剂的临界胶束浓度（cmc）为2．19×10^-3mol／L,临界胶束浓度下的表面张力（γcmc）为25．51mN／m;加入聚合物后临界胶束浓度变为4．09×10^-3mol／L,γcmc变为26．65mN／m;表面活性剂质量浓度在0．8—1．5g/L,可使胜利原油油水间的界面张力达到超低数量级（10^-3mN／m）;聚合物的加入有利于乳状液的形成。     

饱和腰果酚阴-非离子型Gemini表面活性剂的合成与表面活性

以饱和腰果酚为原料,通过缩合、开环、羧甲基化反应合成两种具有新型化学结构的饱和腰果酚Gemini聚氧乙烯醚羧酸钠（GSCPEC-8和GSCPEC-10）,并研究其表面活性。FT-IR光谱和1H NMR证实饱和腰果酚Gemini聚氧乙烯醚羧酸钠结构。采用滴体积法测定了GSCPEC-8和GSCPEC-10水溶液的表面活性,结果表明：GSCPEC-8和GSCPEC-10水溶液的临界胶束浓度（cmc）分别为0.79mmol/L和0.69mmol/L,临界胶束浓度下的表面张力分别为36.56mN/m和39.37mN/m,最小单分子占有面积分别为1.9383nm2和1.1072nm2。GSCPEC水溶液的cmc值很低,具有较高的降低表面张力的效率;且随着EO基团的增加,形成胶束的能力与稳定性提高。     

季铵盐型Gemini表面活性剂的合成及性能研究

以十二胺、环氧氯丙烷、十二叔胺等为原料,无水乙醇为溶剂合成了季铵盐型Gemini表面活性剂,应用红外光谱表征其结构,并测定其熔程。考察了产物水溶液的表面活性,并计算出产品的饱和吸附量（Fmax）和单分子饱和吸附面积（Amin）。实验结果表明Gemini表面活性剂CMC为0．8mmol／L、γcmc为35．7mN／m、Amin为2．04nm^2,有较高的表面活性,与具有相同单尾基链的传统表面活性剂十二烷基三甲基氯化铵（DTAC）R十二烷基硫酸钠（SDS）相比,其表面张力相当,但CMC分别比DTAC、SDS低约15、11倍,Amin分别比DTAC、SDS高约4倍。     

磺酸盐型双基表面活性剂的合成与表面性能

以壬基酚和甲醛为原料,合成了一种新型的磺酸盐型双基表面活性剂(Gemini-A)。利用元素分析、红外光谱确定了Gemini-A的结构。研究了Gemini-A水溶液的润湿性,比较了Gemini-A与传统表面活性剂的增溶能力。试验结果表明,Gemini-A水溶液具有较低的表面张力(33.51 mN/m)和临界胶束浓度(0.141 mmol/L)及良好的润湿性,显示出了较好的表面性能,具有很强的增溶能力,是符合3次采油要求的表面活性剂。     

羧酸盐型Gemini表面活性性剂的合成及表征

以脂肪胺、三聚氯氰、二乙醇胺、丁二酸酐为原料,三步法合成了,2种表面活性剂,用。HNMR、ESI—MS、IR对产物进行了表征,并用吊片法考察了目标产物水溶液的表面活性。实验结果表明,目标产物具有较好的表面活性,25℃时DXCeA和DXC。A的最低表面张力（7cmc）分别为31．85mN／m和28．76mN／m,临界胶束浓度（CMC）分别为2．32×10-4mol／L和1．41×10-5mol／L,表面活性优于传统表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）。     

十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱的合成和性能研究

以十二胺、甲酸、甲醛、环氧氯丙烷、亚硫酸氢钠为原料,利用丙磺酸中间体法合成了两性表面活性剂十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱(HSB-12)。用红外光谱对目标产物的结构进行表征,并研究了其表面活性和复配性能。结果表明,HSB-12的水溶液在25℃的cm c=1.6 mmol/L,表面张力为25.85 mN/m,65℃时可降低油水界面张力至10-2mN/m。HSB-12与非离子表面活性剂OP-10复配产生了较好的协同效应,HSB-12与OP-10的摩尔比为3∶7,表现出最佳复配效果,此时复配体系的cm c=0.9 mmol/L,表面张力为23.85 mN/m,并可降低油水界面张力至10-3mN/m,达到了超低界面张力的水平。     

耐盐型双子表面活性剂驱油体系研究

对一种新型双子表面活性剂GA12-4-12进行了研究。该表面活性剂在矿化度为2.5×10^5mg/L、氯化钙浓度为1.5×10^4mg/L的水溶液中表现出良好的表面活性,其临界胶束浓度为538.6mg/L。GA12-4-12溶液与稀油间的油水界面张力随着盐含量的增加（60～250g/L）而降低。在高矿化度模拟地层水条件下,GA12-4-12及其与聚合物复合体系SP的油水动态界面张力均能达到超低值（10^-3mN/m）。进行模拟驱油实验表明,GA12-4-12与SP复合体系提高水驱采收率分别为6.25%、10.67%。     

新型阴离子Gemini表面活性剂与CTAB的复配性能研究

利用滴体积法研究了30℃时新型阴离子Gemini表面活性剂(C6-G)与CTAB复配体系的相互作用。结果表明:C6-G/CTAB复配体系在配比为0.3∶0.7时cmc达最小值2.02×10-5 mol/L,配比为0.5∶0.5时γcmc达最小值26.1 mN/m;所有C6-G/CTAB复配体系在降低表面张力的效率和形成胶束的能力方面存在协同效应;配比为0.7︰0.3时在降低表面张力的能力方面存在协同效应。     

非离子型氟碳表面活性剂的合成与表面性能

以六氟环氧丙烷和壬基酚聚氧乙烯醚40为原料,使用齐聚法合成一种新型非离子型氟碳表面活性剂C9H19C6H4O(CH2CH2O)40C9F17O3,运用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和核磁共振波谱仪(NMR)对其结构进行表征,并对其表面性能进行测试和计算。结果表明,该表面活性剂能将水的表面张力最低降至21.2 mN/m,其临界胶束浓度cm c为8.32×10-6mol/L,γcm c为26.5 mN/m。