可降解型磺酸盐阴离子表面活性剂的表面活性

用环法测定了系列含 1 ,3二氧杂环戊烷基团的可降解磺酸盐阴离子表面活性剂 HDMPS、NDMPS和 UDMPS在水溶液中的表面张力浓度对数曲线 ,并由此得到了其他一些表面性质如临界胶束浓度 (cmc) ,临界胶束浓度时的表面张力 γcmc和表面活性剂水溶液的吸附等温线 ,进而得到了饱和吸附超量(Γ∞)和饱和吸附时分子截面积 A。这些表面活性剂具有较高的表面活性和相同的亲水基 ,1 ,3二氧杂环戊烷基团也有一定的亲水性。并测定了乳化力     

高抗盐羟基磺基甜菜碱型表面活性剂的合成与性能

针对常规表面活性剂在化学驱和压裂中不抗盐的问题,以十四醇、环氧氯丙烷、N,N-二甲基乙醇胺和2-羟基-3-氯丙磺酸钠等为原料,通过两步醚化法和一步季胺化法合成了一种高抗盐性羟基磺基甜菜碱型表面活性剂[N-(6-十四烷氧基-5-羟基)-丙氧基乙基-N-二甲基-N-(2-羟基)丙磺酸钠]氯化铵。用红外光谱仪对化合物的结构进行了表征,研究了表面活性剂水溶液的表面活性。结果表明,所合成的表面活性剂具有优良的表面活性,25℃下的临界胶束浓度(cCMC)为6.4×10~(-4)mol/L、临界胶束浓度下的表面张力(γCMC)为32.2 m N/m、降低表面张力效率(pC20)为3.38、饱和吸附量(Γmax)为2.80×10~(-6)mol/m~2、最小吸附面积(Amin)为0.17 nm~2/分子。该表面活性剂亲水基团受高矿化度的影响较小,抗盐性较好,在NaCl、CaCl_2和MgCl_2质量浓度分别为2.8×10~5、2.0×10~4和2.0×10~4mg/L的溶液中均未出现沉淀。     

马来酸酯磺酸盐的制备及性能

以十四醇、马来酸酐、乙二醇和亚硫酸氢钠为主要原料合成了3种结构的马来酸酯磺酸盐表面活性剂,评价了其在盐水中的表面性质、界面性质和润湿性能。实验结果表明,表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)和对应的表面张力(γ_(CMC))均随温度升高而降低。Gemini型双酯磺酸盐具有最小的CMC,表面张力较高,与烷烃的界面张力最低,与辛烷和癸烷的界面张力可达0.02 mN/m;磺基马来酸单酯盐的CMC和γ_(CMC)最高,与烷烃的界面张力也最大;磺基马来酸双酯表面活性最高,界面活性居中;3种表面活性剂的润湿性与表面张力有直接的关系,表面张力越低其润湿性越好;无机盐的加入有助于提高表面活性剂的润湿性和表面活性,表面张力较小的表面活性剂润湿性较强。     

羧酸盐型Gemini表面活性剂的吸附性能研究

本文研究了自制羧酸盐型Gemini表面活性剂CGS-2的表面活性及NaCl对其表面活性的影响,并考察了液固比、吸附时间和浓度对CGS-2在砂岩表面静态吸附量的影响。结果表明,CGS-2水溶液的临界胶束浓度为0.0223 mmol/L,比普通单链表面活性剂月桂酸钠低2 3个数量级,表面张力最低可降至29.49 mN/m;适量加入NaCl可降低CGS-2溶液的临界胶束浓度。CGS-2在砂岩上的吸附等温线符合Langmuir吸附等温式,液固比为30∶1、吸附时间为36 h,25℃下CGS-2的饱和吸附量为8.93 mg/g。图8表1参14     

适用于柴油基钻井液的前置液用表面活性剂优选方法

采用前置液有效驱替油基钻井液是提高页岩气井固井质量的关键,表面活性剂则是决定前置液驱替效果的关键。目前,单纯以清洗效率为指标考虑工程性能来优选表面活性剂,工作量大且有一定的盲目性。因此,开展了基于表面活性剂特性的优选方法研究:1确定了清洗效率较高的表面活性剂离子类型和HLB值范围;2确定润湿渗透柴油基钻井液表面所需的临界表面张力γc;3从表面活性剂表面张力和临界胶束浓度(CMC值)进行优选;4将材料研究与工程模拟评价相结合,最终确定一套适用于柴油基钻井液的前置液表面活性剂优选方法。实验结果表明,适用于柴油基钻井液的前置液用表面活性剂应满足以下特性:1应选用非离子或阴离子表面活性剂,且HLB值应在12~15;2表面活性剂的较优加量应接近或大于表面活性剂的临界胶束浓度;3表面活性剂的γlg(溶液表面张力)应小于或接近润湿柴油基钻井液表面的γc(临界表面张力为25~27mN/m),此时,前置液的清洗效率较高。该方法可为表面活性剂的优选提供指导,有助于提高页岩气井固井质量。     

一种新型甜菜碱表面活性剂N, N' , N' -十二烷基二乙烯三胺五乙酸钠的合成与性能评价

以二乙烯三胺五乙酸、氢氧化钠和溴代十二烷为原料,通过中和反应和亲核取代反应合成了一种甜菜碱表面活性剂——N,N',N'-十二烷基二乙烯三胺五乙酸钠(DDTP),通过核磁氢谱和红外光谱对化合物的结构进行表征,测定了不同浓度的DDTP水溶液的表面张力,得出表面张力曲线,进而算出其他相关参数。实验结果证明:合成的化合物结构与预期的表面活性剂结构相吻合,在25℃时,临界胶束浓度ccmc=1.1×10-2mmol/L,相应的表面张力γcmc=33.2 m N/m;表面张力降低20 m N/m时所需表面活性剂浓度的负对数p C20=3.22,饱和吸附量Γmax=5.15×10-3mol/cm2,平均每个分子占有的最小面积Amin=3.1 nm2,表明N,N',N'-十二烷基二乙烯三胺五乙酸钠具有较好的表面活性。     

辛基酚磺基甜菜碱型表面活性剂的性能测定

以精细合成辛基酚为原料制得磺基甜菜碱型表面活性剂;利用表面张力仪对其性能进行测试,得出该表面活性剂具有较低的界面张力(10~(-3)mN/m)、良好的表面性能(临界胶束浓度为1.58×10~(-3)mol/L,临界表面张力为28.39 mN/m),以及优异的乳化性能和吸附性能。这对于油田现场提高采收率具有一定的指导应用。     

磺基两性Gemini表面活性剂的合成及溶液性能

以N,N′-二甲基乙二胺和溴代十二烷为原料合成中间体叔胺,再以叔胺和1,3-丙烷磺内酯合成磺基甜菜碱型Gemini两性表面活性剂1,2-双[N-甲基-N-十二烷基-N-磺丙基]乙二胺甜菜碱(GBS12),通过红外光谱、核磁共振和元素分析方法对合成产物的结构进行了表征。测定了两性Gemini表面活性剂水溶液的表面张力和临界胶束浓度(cmc)。探讨了无机盐对磺基GBS12溶液的临界胶束浓度(cmc)及表面张力的影响,考察了两性表面活性剂GBS12与阴离子表面活性剂间SDS的协同效应,测试了GBS12在砂岩上的吸附性能。实验结果表明,GBS12产物纯度高,其水溶液的cmc为0.05mmol/L,对应的γcmc为24.84mN/m。加入无机盐对降低两性Gemini表面活性剂的cmc和γcmc作用较小,相比而言,二价盐比一价盐对两性表面活性剂的活性影响程度要大。两性表面活性剂与阴离子活性剂SDS之间有较好的协同作用。固液比为30∶1时,GBS12在35～65℃吸附平衡时间为12h,吸附量随温度上升而下降,1.2mmol/L的GBS12在45℃的吸附量为4.845mg/g。     

低聚表面活性剂的结构及性质

Gemini表面活性剂不同于常规表面活性剂,其临界胶束浓度低,润湿性好,表面张力、Krafft点低,聚集形态特殊,引起广泛关注。介绍了近年来有关阴离子、阳离子和两性离子低聚表面活性剂的最新结构,阐述了聚合度、联接基和疏水基对Gemini表面活性剂性质的影响,同时介绍了其应用。     

有机硅季铵盐的合成及性能研究

以十二叔胺和溴丙烯为原料，反应制得十二烷基二甲基烯丙基溴化铵中间体，再以氯铂酸作催化剂，将十二烷基二甲基烯丙基溴化铵中间体与七甲基三硅氧烷通过硅氢加成反应合成一种有机硅季铵盐。用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)以及离子类型鉴定对有机硅季铵盐的结构进行表征，测定其表面张力，考察其起泡性能和杀菌性能。结果表明：合成的有机硅季铵盐的临界胶束浓度为2.03 g/L，表面张力为20.54 mN/m，溶液界面表面活性剂饱和吸附量为4.2×10^-9 mol/cm²，平均每个表面活性剂分子在界面吸附饱和时所占据的面积为0.039 6 nm²，有良好的起泡性，但稳泡性较弱，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀菌率均达到了99.99%。     

双子咪唑类离子液体表面活性剂的聚集行为

通过二步法合成了一系列具有6个亚甲基间隔基的双子咪唑类离子液体表面活性剂[Cn-6-Cn]Br2(n=10,12.14),并且通过红外光谱及核磁氢谱对其结构进行了表征.利用表面张力及电导率法研究了[C n-6-Cn]Br2(n=10、12、14)在水溶液中的聚集特性.结果表明:[C14-6-C14]Br2具有较好的表面活性.在连接基团一定时,随着咪唑环上烷基链长度的增加,其临界胶束浓度(CMC)和饱和吸附逐渐减小,而分子吸附面积和吸附效率逐渐增加,通过胶束化热力学参数(ΔG-m、ΔH-m、TΔS-m)得出[Cn-6-Cn]Br2(n=10,12,14)胶束的形成是熵驱动过程.     

阴离子与非离子表面活性剂混合体系的胶束性质

为了研究化学驱中表面活性剂复配体系的混合胶束性质,给表面活性剂复配体系的色谱分离预测提供必要的参数,测定了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和TX-100混合体系的表面张力,考察了电解质浓度、种类和温度对混合体系临界胶束浓度(cmc)和相互作用参数的影响。测试结果表明,混合表面活性剂的表面张力最低值介于两种表面活性剂之间。在相同表面张力下,混合表面活性剂的浓度比单一表面活性剂浓度低,说明SDBS与TX-100混合体系的表面活性剂在降低表面张力效率方面能够产生协同效应。在无机电解质浓度远大于表面活性剂浓度时,SDBS／TX-100混合表面活性剂临界胶束浓度可用规则溶液理论来描述,但测试中的温度、电解质浓度和种类的变化对该体系相互作用参数均产生影响,说明规则溶液理论有一定局限性。图5参16     

新型松香基磺基甜菜碱两性表面活性剂的合成及其性能

以天然产物松香中的重要衍生物脱氢枞酸为原料,制得新型松香基磺基甜菜碱表面活性剂(DE-3-N-S)。利用1H NMR确定了结构,同时通过溶解度、表面张力和油水界面张力测试研究了它的水溶性、表面活性及降低油水界面张力的能力。实验结果表明,DE-3-N-S具有较强的聚集能力和界面吸附能力,溶解度、临界胶束浓度和最大吸附量分别为2.30 mmol/L,1.26 mmol/L,2.51μmol/m~2。DE-3-N-S/重烷基苯磺酸钠混合体系与大庆三类油层原油(密度0.845 g/cm~3)之间的油水界面张力最低可达0.000 3 mN/m。     

寡聚度对低聚阳离子季铵盐表面活性剂的聚集行为、油-水界面性能及润湿性的影响

合成了联接基团含有酰胺键及羟基的Gemini阳离子季铵盐表面活性剂Malic 2C12及三聚阳离子季铵盐表面活性剂Citric 3C12，并通过表面张力、电导及动态光散射技术（DLS），研究了Malic 2C12及Citric 3C12的聚集行为。结果表明，随着寡聚度由1（十二烷基三甲基溴化铵，DTAB）增大到2（Malic 2C12）再到3（Citric 3C12），表面活性剂的表面活性提高，临界聚集浓度（CAC）有了数量级的降低，聚集能力大大提高。当浓度高于CAC时，疏水尾链之间的疏水相互作用以及联接基团之间的氢键相互作用促使Malic 2C12聚集形成球形胶束。而3个季铵盐头基间的静电排斥及联接基团的刚性使Citric 3C12以爪状构象存在，聚集形成大聚集体。同时，随寡聚度增大，DTAB、Malic 2C12和Citric 3C12降低油 水界面张力及润湿石蜡表面所需的浓度有数量级的降低。而且，由于爪状构象的Citric 3C12分子之间在大聚集体中相互作用很强，解聚集成单体的过程慢，使得其对石蜡表面的润湿具有时间响应性。     

新型Guerbet两性离子表面活性剂的溶液性质

对合成的新型Guerbet两性离子表面活性剂N-(3-支链十六烷基聚氧乙烯醚(3)-2-羟丙基)-N,N-二甲基羧酸甜菜碱(C16GPE3B)的表面张力(γ)进行了测定,确定了其临界胶束浓度(CMC)及γCMC,并通过计算获得了其在界面上的饱和吸附量、最小分子吸附面积和标准胶束化自由能。用旋滴法测定了C16GPE3B的无机盐(NaCl)或弱碱(Na2CO3)溶液与原油间的油水动态界面张力;采用Washburn方法测定了C16GPE3B水溶液在硅胶固体表面的相对接触角以及对硅胶表面模拟油的脱油效率,并将C16GPE3B的脱油效率与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)进行了比较。实验结果表明,在Na2CO3存在下,C16GPE3B溶液与原油能形成超低的平衡油水动态界面张力(1×10-3 mN/m);在脱油效率相当的情况下,C16GPE3B的浓度仅为CTAB的1/50,证明C16GPE3B具有非常优异的驱油能力。     

可聚合双季铵盐阳离子表面活性剂

以甲基丙烯酰氯、11-溴代十一醇、4-[2-(N,N-二甲基胺乙基)]吗啉和溴甲烷为原料,合成了新型可聚合的单季铵盐阳离子表面活性剂甲基丙烯酸酯基单季铵盐(PMQ),并经过季铵化得到了相应的双季铵盐头基的阳离子表面活性剂可聚合的甲基丙烯酸酯基双季铵盐(PDQ)。通过元素分析和核磁共振氢谱证实了产物的结构,同时采用表面张力测定与电导率测定两种方法测定了PDQ在不同温度下的临界胶束浓度和表面张力。实验结果表明,通过酰氯化、两次季铵化3步有机反应成功地合成了PDQ;25℃下纯水中PDQ的临界胶束浓度为3.24×10-2mol/L,对应的表面张力为40.95mN/m,表明PDQ具有较高的表面活性。     

油酸酰胺丙基甜菜碱表面活性剂的合成及其表面活性研究

以油酸与N,N-二甲基-1,3-丙二胺为原料,在155~165℃反应10h生成中间体油酸酰胺丙基二甲基胺。油酸酰胺丙基二甲基胺分别与3-氯-2-羟基丙磺酸钠、1,3-丙烷磺化内酯、氯乙酸钠合成了3种甜菜碱表面活性剂油酸酰胺丙基羟磺酸甜菜碱(OHSB)、油酸酰胺丙基磺酸甜菜碱(ODAS)和油酸酰胺丙基羧酸甜菜碱(ODAB),产率分别为90%、90%、70%,用核磁共振氢谱对其结构进行了表征。研究其在25℃的表面活性,并探讨了亲水头基结构对表面活性的影响。结果表明:ODAB、ODAS和OSHB在25℃的临界胶束浓度(CMC)分别为4.1×10~(-2)、2.4×10~(-2)、2.1×10~(-2) mM,在临界胶束浓度下的表面张力γ_(CMC)分别为32.9、35.1、34.6mN/m,CMC/C_(20)分别为186.4、47.1、55.3。ODAB具有最大的CMC/C_(20)值,说明ODAB表面活性剂分子更趋向于吸附在溶液表面。ODAS和OSHB的表面活性参数很接近,引入羟基后没有明显改善其表面活性。     

阴离子型Gemini表面活性剂的合成与表面活性

以乙二胺、2-氯乙基磺酸钠、癸酸、三氯化磷为原料制备了阴离子型Gemini表面活性剂乙撑-双(N-乙磺酸-十酰胺)钠盐,对目标产物的表面活性进行表征,结果表明,该双子表面活性剂25 ℃时表面张力为32.0 mN/m,临界胶束浓度为5.21×10-4 mol/L,同时也测定了无机盐对其表面活性的影响及其与普通阳离子表面活性剂的复配性能.     

烷基苯磺酸盐/环烷基石油磺酸盐复配增效机制分析

测定了烷基苯磺酸盐（KPS）与环烷基石油磺酸盐（HABS-16）不同复配比下的临界胶束浓度与表面张力,考察了不同浓度下复配表面活性剂溶液的增溶量,并进行了岩心驱替实验,研究了复配表面活性剂的驱油效率。实验结果表明,当HABS-16质量分数为0.33时,复配表面活性剂胶束的平均粒径最大,表面张力最低,为22.74 mN/m。相比于单一体系,复配表面活性剂对模拟原油及烷烃、芳烃的增溶能力更强。复配表面活性剂含量越大,驱油效果越好,当复配表面活性剂加入量为1.0%(w)时,驱油效果最好,采收率最高,为81.60%。     

双子表面活性剂DSDBS水溶液的表面特性

采用表面张力法和电导率实验,结合冷冻刻蚀电镜观察等手段,研究了双子表面活性剂双十二烷基苯磺酸钠DSDBS-x（x为双子表面活性剂桥联基团的碳原子数,x为2和6）水溶液的表面特性。30℃下DSDBS-2和DSDBS-6的临界胶束浓度(CMC)分别为1.3×10-5和2.5×10-5 mol/L,与对应单体十二烷基苯磺酸钠(SDBS)相比,胶束结构致密。当DSDBS浓度大于4倍CMC后,其水溶液电导率值偏离线性关系,为其胶束由球状胶束向棒状胶束转变所致。DSDBS-6的桥联基团碳链较长,且可以向界面弯曲,NaCl对其饱和吸附量(ΓCMC)的影响比对DSDBS-2的要大。