Gemini表面活性剂的研究进展

Gemini表面活性剂是一类新型的表面活性剂，被称为第三代表面活性剂。Gemini表面活性剂含有两个亲水基和两个疏水基。结合国内外的最新研究，对Gemini表面活性剂的结构、合成、性能和应用作了较全面的评述。     

新型双子表面活性剂的合成及性能研究

以2,4-二异氰酸酯甲苯、N,N-二甲基乙醇胺、溴代烷等为原料合成了一种新的季铵盐型双子表面活性剂.考察了季铵盐型双子表面活性剂的表面活性,并与常用阳离子表面活性剂比较.结果表明,当溶液的表面张力达40mN/m最低值时,季铵盐型双子表面活性剂的临界胶束浓度比常用阳离子表面活性剂的临界胶束浓度低1个数量级,说明季铵盐型双...     

季铵盐型Gemini 表面活性剂水溶液的表面和油-水界面特性

 用 DCAT-21型表面张力及接触角仪测定了不同结构的季铵盐型 Gemini 表面活性剂 C_n-s-C_n·2Br 溶液的表面张力和界面张力变化,为选择一种较好的表面活性剂作为驱油剂提供基础。结果表明,烷基链长n 均为12时,随联接基团数s 的增加,季铵盐型 Gemini 表面活性剂降低表面和界面张力能力减小。s 相同时,随着烷基链长n 增加,Gemini 表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）减小。加入无机盐可以进一步降低 Gemini 表面活性剂的 CMC 值。季铵盐型 Gemini 表面活性剂的 CMC 值较类似结构的单链单头普通表面活性剂的 CMC 值低,且达到最低界面张力时的浓度比单链单头普通表面活性剂低2个数量级。Gemini表面活性剂的高表面活性主要由其特殊的分子结构所决定。     

以聚氧乙烯醚为连接基的烷基苯磺酸钠Gemini表面活性剂的合成和表面活性

 以脂肪酸、苯酚、聚乙二醇为原料,经酰化反应、酯化反应、Fries重排、氢化还原反应、磺化以及中和反应等步骤,合成出一系列含有不同长度聚氧乙烯醚中间连接基团（-(CH2CH2O)x-, x =1, 2, 3, 4, 8）的长链烷基苯磺酸钠Gemini表面活性剂。采用FT-IR、1H NMR 和电喷雾质谱(ESI-MS)对产物进行了结构鉴定。以Wilhelmy-plate法测定了该系列表面活性剂纯水溶液在30℃时的表面张力。结果表明,纯水溶液中表面活性剂的临界胶束浓度 (CMC) 数量级达到10-4 mol/L,临界胶束浓度下的表面张力 ( cmc) 在30~40 mN/m范围;随着中间连接基团长度(x = 1, 2, 3, 4, 8) 的增加,CMC先降低后升高,依次为5.94×10-4、1.88×10-4、1.16×10-4、1.12×10-4、5.18×10-4 mol/L;同时 cmc逐渐降低,分别为36.88、39.17、38.93、37.85、32.02 mN/m。此类表面活性剂具有比较好的表面活性。     

新型三联季铵盐阳离子表面活性剂的合成与性能

以异丙醇为溶剂,柠檬酸、十二烷基二甲基叔胺和环氧氯丙烷为原料合成了柠檬酸三酯三联季铵盐阳离子表面活性剂(CTTTA)。在反应温度85℃,反应时间12 h 条件下,产物的收率大于90%,纯度97.58%,Krafft 点<0℃。用表面张力法、稳态荧光探针法和电导法在25℃测定的产物临界胶束浓度(cmc)值分别为3.3×10~(-4),3.4×10~(-4)和3.5×10~(-4)mol/L。CTTTA 与传统阳离子表面活性剂相比,有较高的表面活性。     

新型低聚表面活性剂的合成及表面活性

实验以乙二胺、环氧氯丙烷、十二叔胺为原料,无水乙醇为溶剂经开环和季铵化反应合成新型结构季铵盐型低聚表面活性剂。讨论了反应温度和反应时间对低聚表面活性剂中间体及其产物的影响,考察了产物水溶液的表面活性。实验结果表明:反应时间4 h、反应温度70℃、乙二胺和环氧氯丙烷摩尔比为1:5时中间体收率为98.8%;反应时间1 h、反应温度80℃、中间体和十二叔胺摩尔比为1:5时低聚表面活性剂收率为80.5%。低聚表面活性剂具有较好的表面活性,于25℃临界胶束浓度为0.38 mmol/L、表面张力为21.6 mN/m。     

两性Gemini表面活性剂的合成研究进展

根据结构特征对目前已有的两性Gemini表面活性剂进行分类,按照不同种类系统的比较归纳了其合成方法,并对今后两性Gemini表面活性剂的合成发展进行了展望。     

磺酸盐Gemini表面活性剂的合成及其协同作用

以十二胺和二溴乙烷为原料合成双长链二胺,再与丙烷磺内酯反应经中和后得到磺酸盐型Gemini表面活性剂(C12GS)。运用TLC对反应进程进行了监测,并对文献中的重结晶剂进行了改进。用1 H NMR对中间产物双链二胺和最终产物进行了结构表征。测定了Gemini磺酸盐表面活性剂水溶液的表面张力和临界胶束浓度,探讨了Gemini磺酸盐表面活性剂产物与同样疏水碳数的阳离子Gemini表面活性剂(C12GC)在蒸馏水和0.5%NaCl中的相互作用以及盐对表面张力的影响。实验表明:合成的Gemini表面活性剂临界胶束浓度cmc为0.045mmol/L;产物与C12GC有较好的协同作用,混合体系中两种物质浓度相差越大,阴阳离子Gemini表面活性剂协同作用就越强,两者含量逐渐接近,协同作用减弱;C12GS较易进入混合胶团中,盐的加入会促使阴阳离子Gemini表面活性剂混合溶液的表面张力下降,cmc略有上升,同时二者之间的协同作用下降。     

季铵盐型Gemini表面活性剂的合成应用研究进展

季铵盐型Gemini表面活性剂具有正电荷性、吸附性强、易形成亲油性膜层、易生物降解等优点,在原油开采、纺织、医药、造纸、皮革、日用化工等领域具有广泛的用途。介绍了季铵盐型Gemini表面活性剂的分类,综述了季铵盐型Gemini表面活性剂的合成方法及应用领域,展望了新型季铵盐Gemini表面活性剂的未来发展方向。     

一种季铵盐型双子表面活性剂的合成

以N,N-二甲基乙醇胺和溴代烷为原料,在一定溶剂中进行季铵化反应后,再与2,4-甲苯二异氰酸酯（TDI）进行加成反应,合成了一种季铵盐型双子表面活性剂甲苯-2,4-二氨基甲酸（N-二甲基烷基胺基乙酯）。研究了溴代烷烷基长度、溶剂类型、反应时间、反应温度等因素对产物表面张力和收率的影响,并考察了其与十二烷基磺酸钠的复配性能。确定了最佳合成工艺条件：使用丙酮溶剂,选用溴代十四烷,第二步加成反应时间7h、反应温度40℃。在此条件下,产物具有较高的表面活性和收率,复配性能和稳定性优良。     

新型双联阳离子活性剂的合成与表征

以壬基酚和甲醛为原料缩合制备出二 ( 2 -羟基 -5 -壬基苯基 )甲烷 ,并与环氧氯丙烷和三甲胺反应 ,得到一种新型双亲油基 -双亲水基阳离子表面活性剂 (BS) ,通过元素分析、红外光谱和核磁共振氢谱证实了其结构 ,并测定了表面张力及临界胶束浓度 ,结果表明BS具有良好的表面活性。     

新型双子表面活性剂DBAM的合成

利用叔胺的烷基化和多异氰酸酯与含活泼氢物质的质子转移反应,合成了一类新型双子(Gemini)表面活性剂DBAM,并通过红外光谱对其结构进行了分析,测定了表面活性和复配性能。结果表明,合成的双子表面活性剂DBAM结构独特,其临界胶束浓度低于离子头基联接相同碳原子数链的普通表面活性剂,具有较高活性和复配性能,可以有效降低水的表面张力。     

显色反应法检测双子季铵盐缓蚀剂残余浓度

利用显色反应法检测油田用双子季铵盐缓蚀剂的残余浓度,以百里香酚蓝为显色剂,经过反复实验确定了最佳显色剂用量为0.4%、NH₄Cl-NH₃缓冲溶液用量为10 mL、显色时间为60 min,得到甲硝唑改性不对称双子季铵盐（季铵盐-01）吸光度与浓度标准曲线用于测定缓蚀剂浓度。同时,还研究了干扰离子、聚丙烯酰胺、含油量对检测结果的影响。该测试方法可靠准确性高,其平均加标回收率达到98.6%,可在油田现场进行推广。当Ca²⁺<4000 mg/L,Mg²⁺<1800 mg/L,Fe³⁺<1.5 mg/L时,该检测方法的误差<5%。当PAM（相对分子质量50万）浓度小于200 mg/L时,吸光度与缓蚀剂浓度仍能呈线性关系。污水中原油对检测结果的影响较大。     

双子表面活性剂(C12-2-12.2Br-1)表面活性与驱油效率研究

用滴体积法测定了几种双子表面活性剂和对应常规单链表面活性剂的表面张力-浓度曲线,确定了各自的临界胶束浓度,筛选出高效驱油用表面活性剂—C12-2-12. 2Br^-1;并在不同条件下对其进行了室内模拟驱油评价实验。表面张力测试表明,双子表面活性剂—C12-2-12. 2Br^-1的临界胶束浓度仅为547mg/L,对应表面张力为30.72mN/m,较对应单链表面活性剂DTAB具有更优的表面活性。驱油实验表明C12-2-12. 2Br^-1的驱油效率与浓度呈同向变化关系,其浓度为500mg/L即可提高采收率6.45%,其效果明显优于常规单链表面活性剂-DTAB;该剂更适合于中、低渗油藏水驱采收率的提高。     

新型含酯基结构季铵盐杀菌剂的合成

以十二烷基二甲基叔胺、环氧氯丙烷、月桂酸为原料,经两步反应合成了一种新型含酯基季铵盐杀菌剂(2-羟基-3-月桂酰氧基丙基)十二烷基二甲基氯化铵(HFAC)。第一步的最佳合成条件为:n(环氧氯丙烷):n(十二烷基二甲基叔胺)=1.2、反应温度25℃、反应时间4h,此时中间体十二烷基-(2,3-环氧丙基)二甲基氯化铵(HYAC)的收率为82.54%。第二步的最佳合成条件为:n(月桂酸):n(HYAC)=1.2、反应温度60℃、反应时间6 h,此时目标产物HFAC的收率为92.58%。用傅里叶变换红外光谱、元素分析、氢核磁共振和飞行时间质谱对中间体和产物进行了结构表征。同时将HFAC用于处理造纸污水,当污水中HFAC的质量分数为0.010%、杀菌时间为18 h时,HFAC能达到很好的杀菌效果。     

磺基琥珀酸双2-丁基辛酯钠盐的合成及表面活性测定

以马来酸酐和2-丁基辛醇为原料,经酯化得到相应的双酯,以乙醇作混相促进剂,使双酯与亚硫酸氢钠进行磺化反应,合成了磺基琥珀酸双2-丁基辛酯钠盐。采用正交试验对酯化反应条件进行了优化。合成产物的临界胶束浓度(cmc)值为3.58×10-6mol/L,表面张力(γcmc)为27.568mN/m。