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。     

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。     

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。     

新型阴—非离子Gemini表面活性剂

用AEO-9、三溴化磷、双酚A、氢氧化钠、氯磺酸等为原料合成了一种以双酚A为支撑基的双磺酸盐型表面活性剂.该表面活性剂的水溶液在25 ℃时的临界胶束浓度cmc≈2.5×10-4 mol/L,表面张力γcmc≈22.3 mN/m.同传统的磺酸盐表面活性剂相比临界胶束浓度低32～39倍,表面张力低16 ～ 18 mN/m.所合成的双磺酸盐型表面活性剂与CTAB组成的复配体系具有协同效应,当二者复配比例为1∶2时,它的cmc和γcmc值分别为0.1 mmol/L和22.5 mN/m,表明复配体系比单一组分具有更高的表面活性.     

阳离子表面活性剂与阻垢剂复配体系的表面活性

为了深入了解十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）阳离子表面活性剂与阻垢剂羟基亚甲基二膦酸（HEDP）的相互作用,通过测量表面张力考察了混合表面活性剂在油藏水中的表面活性。通过正规溶液理论模型,计算了CTAB/HEDP混合表面活性剂油藏水溶液的胶束化参数。结果表明,HEDP使CTAB溶液的表面张力和临界胶束浓度（cmc）大幅降低,表面活性提高,CTAB摩尔分数为0.7时的表面活性最好。计算得到CTAB/HEDP混合胶束中的相互作用参数βm为-2.2～-4.7,活度系数fCTABm〈1,表明油藏水溶液中CTAB与HEDP间的相互作用较强。当混合体系中CTAB摩尔分数为0.7时,βm达到最大值4.52。图4表1参10     

阴离子混合表面活性剂体系的胶束性质

为了研究化学驱中表面活性剂复配体系的混合胶束性质,为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)和十二酸钠(SLA)以及SDBS和十四烷基苯磺酸钠(STBS)两种混合体系的表面张力,考察了电解质浓度、种类对混合体系临界胶束浓度和相互作用参数的影响。实验结果表明,在无机电解质浓度远大于表面活性剂浓度时,烷基链长不同的磺酸盐的混合胶束形成性质可用Clint模型描述,而磺酸盐和羧酸盐的混合表面活性剂临界胶束浓度(cmc)可用规则溶液理论(RST)来描述。对于SDBS／STBS混合体系,添加不同价态的阴离子对混合cmc的影响不同。在相同电解质浓度下,碱性和弱碱性条件使SDBS／SLA混合体系的cmc变化不大,但与中性相比下降很大;在碱性条件下,其值随组成的变化不大;在中性条件下,cmc的变化与碱性条件相比要大一些;在各种电解质浓度下,用规则溶液理论计算出的SDBS／SLA体系的相互作用参数皆为负值,表明混合胶束两表面活性剂分子之间的作用是相互吸引的。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,因此,SDBS与SLA混合表面活性剂在降低表面张力效率方面能够产生明显的协同效应。图5表2参11     

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     

N-烷基葡萄糖酰胺双子表面活性剂的制备与表征

以天冬氨酸为联接基团合成了疏水碳链长度分别为8,12,16的N-烷基葡萄糖酰胺双子表面活性剂。用傅里叶红外光谱和核磁共振氢谱对合成产物进行了结构表征,并测试了其表面张力和起泡性能。结果表明,N-烷基葡萄糖酰胺双子表面活性剂在20℃时临界胶束浓度分别为0.79,0.43,2.60mmol/L,表面张力γcmc分别为27.4,26.6,35.9mol/L,其中N-正辛基葡萄糖酰胺和N-十二烷基葡萄糖酰胺双子表面活性剂的起泡和稳泡性能较好。     

生物基磺酸盐寡聚表面活性剂的合成与表面性能研究

以可再生资源油酸为主要原料,通过烷基化、酯化、磺化及中和反应,制备了3种新型生物基四聚表面活性剂芳基烷基十八酸季戊四醇酯磺酸盐,并采用核磁共振氢谱、红外光谱对中间体及目标产物进行表征,确定合成目标产品。用滴体积法测量了不同浓度下这3种表面活性剂在20℃和40℃下的表面张力,并对其表面物理化学参数如临界聚集浓度c_(CAC)、临界聚集浓度下的表面张力(γ_(CAC))、降低表面张力的效率因子p(C_(20))、饱和吸附面积(A_(min))和饱和吸附量(Γ_(max))等进行了讨论。研究发现,随着芳环上取代基数目增加,饱和吸附面积会增大,饱和吸附量将减少,其降低表面张力能力和效率在下降。实验中制备的表面活性剂3a在40℃时表现出更好的表面活性。     

N~ε-十二酰基-L-赖氨酸甲酯盐酸盐的合成及溶液性质研究

以Nε-十二酰基-L-赖氨酸、二氯亚砜和甲醇为原料合成了Nε-十二酰基-L-赖氨酸甲酯盐酸盐(LLM),并用IR、1 HNMR和ESI-MS对产品进行了结构表征。用表面张力法测定了LLM的临界胶束浓度(cmc)和临界胶束浓度下的最低表面张力(γcmc),考察了其在298,308,318和328K的胶束热力学行为;用稳态荧光法测定了LLM的cmc并考察其临界胶束聚集数[Nagg];用圆二色谱考察其在溶液中的立体构型。实验表明:298K时表面张力法和稳态荧光法测定的cmc分别为5.31和6.61mmol/L,γcmc为31.8mN/m-1,临界胶束聚集数[Nagg]为50;LLM胶束化过程为熵驱动过程,在cmc时LLM可形成手性超分子聚集体。     

脂肪酰胺丙基二甲基烷基季铵盐卤化物的合成及性能

利用十二酸、十四酸、十六酸和十八酸分别与N、N二甲基丙二胺反应 ,合成了十二酰胺丙基二甲胺、十四酰胺丙基二甲胺、十六酰胺丙基二甲胺、十八酰胺丙基二甲胺 (合称 4种酰胺 )。以十二酰胺丙基二甲胺和氯乙醇反应为例 ,研究了季铵盐的合成工艺 ,并以同样的优化工艺条件用上述合成的 4种酰胺分别与氯乙醇、氯丙二醇和溴乙烷反应 ,合成了 12种季铵盐阳离子表面活性剂 ,测定了它们水溶液的性能。产物的cmc为 0 .8× 10 -4～ 2 .1× 10 -3 mol/L ,cmc时的表面张力为 39～ 4 4mN/m ,瞬时泡高和 5min泡高好于或与CTAB相当 ,乳化力好于CTAB。     

双尾硫酸盐表面活性剂的溶液性质

测试了3种双尾硫酸盐表面活性剂2-丁基辛基硫酸钠(GC12S)、2-己基癸基硫酸钠(GC16S)和2-辛基十二烷基硫酸钠(GC20S)的表面张力,评价了表面活性剂溶液与烷烃间的界面性质。实验结果表明,GC12S,GC16S,GC20S形成临界胶团的浓度分别为9.70,0.80,0.04mmol/L,临界胶团浓度(cmc)时的表面张力为28.50,27.56,24.91mN/m,比相应碳数的直链表面活性剂低得多;增加双尾硫酸盐表面活性剂的碳链长度,表面活性剂的溶解性降低,cmc降低。GC12S的cmc比同碳数的直链十二烷基硫酸钠高,但界面张力低得多。双尾硫酸盐表面活性剂溶液与癸烷的界面张力达到最低界面张力的浓度随碳数的增加而降低,界面张力最低的是GC16S,其次是GC20S。加入NaCl后,短碳链的GC12S不能与烷烃产生超低界面张力,而长碳链的GC16S和GC20S溶液在NaCl质量分数分别为2.00%~3.00%和0.03%~0.10%时可与癸烷、十二烷、十四烷产生超低界面张力,达到10-3mN/m数量级。     

Synthesis and evaluation of some derivatives of polysiloxanes

Silicone surfactants have been widely used in our daily life and many industrial fields on the basis of their unusual properties. Only in the past decades has the use of silicone as a hydrophobic building block for the preparation of surfactants become common. The recent trend to combine silicone, polyoxyalkylene and carbohydrate moieties in the same molecule has resulted in a plethora of new compounds with new properties.In this article, we report the preparation of a series of “glycopolysiloxanes” surfactants with different molecular weights. They were structurally characterized by IR, ¹H NMR and MS.Specifically, the critical micelle concentration (cmc), effectiveness of surface tension reduction (π_cmc), maximum surface excess (Γ_max), minimum surface area (A_min) and standard free energies of micellization (ΔG°_mic) and adsorption (ΔG°_ads) have been determined from aqueous surface tension measurements using Du-Nouy Tensiometer (KRUSS K6 type 4851) with a platinum ring. All the surfactants have good surface properties and have low cmc.The bacteriostatic power of these polymers was tested and compared under the same conditions in aqueous solution against common strains of Gram positive bacteria and strains of Gram negative bacteria.     

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。     

新型双联阴离子表面活性剂的合成与表面活性研究

以乙二胺、月桂酰氯、2-溴乙基磺酸钠为原料制备了阴离子型Gemini表面活性剂乙撑-双(N-乙磺酸-十二酰胺)钠盐(简称DTM-12)。以IR和~1H NMR对其结构进行了初步表征,考察了无机盐和醇对DTM-12表面活性的影响。结果表明;DTM-12水溶液的cmc为5.0×10~(-4)mol/L),γ_(cmc)为29.7 mN/m;DTM-12与DTAB组成的复配体系在摩尔比为3:7时,cmc可达1.06×10~(-4)mol/L,γ_(cmc)可达25.4 mN/m,优于十二烷基磺酸钠组成的复配体系。     

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。     

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。     

羧甲基纤维素系列高分子表面活性剂在溶液中胶束行为的研究

本文通过激光光散射、紫外光谱、分光光度计和表面张力研究了羧甲基纤维素与烷基醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯的超声共聚物在溶液中的临界胶束浓度、增溶作用和微乳液等胶束行为。结果表明：高分子表面活性剂虽然出现双临界胶束浓度现象，但在低浓度区仍存在多分子胶束；亲水链最长的大单体Ｒ１２ＥＯ２０Ａ及其共聚物对甲苯的增溶性最强，甲苯增溶在胶束的疏水内核中；共聚物水溶液与甲苯、异丙醇形成的微乳液与低分子乳化剂不同，表现出高分子表面活性剂的分子尺寸大和结构复杂的特征。     

2,4-二甲基-5-(7'-十三烷基)-苯磺酸钠的界面活性

研究了实验室自制的高纯度2,4-二甲基-5-(7'-十三烷基)-苯磺酸钠(C13-7Sa)的界面活性。采用旋滴法测定C13-7Sa水溶液-正构烷烃体系的油-水界面张力,采用滴体积法测定C13-7Sa纯水溶液的表面张力。考察了水溶液中NaCl、异戊醇和C13-7Sa浓度对C13-7Sa水溶液-正癸烷体系油-水界面张力的影响。结果表明,使C13-7Sa水溶液-正癸烷体系油-水界面张力达到最低值的C13-7Sa水溶液最适宜的NaCl质量分数、异戊醇体积分数和C13-7Sa质量分数分别为0.15%、1.8%和0.1%,此时,体系油-水界面张力降到1.3×10-3mN/m;C13-7Sa水溶液的临界胶束浓度(cmc)为1.28×10-4mol/l,最小表面张力(γcmc)为26.53mN/m。说明C13-7Sa具有较好的界面活性。