不同酯化度的酯基季铵盐阳离子表面活性剂的制备及性能

实验以十二烷基二甲基叔胺(NDT)与环氧氯丙烷(ECH)为原料,合成中间体(2,3-环氧丙基)十二烷基二甲基氯化铵。经正交实验确定的最佳合成条件为:以丙酮为溶剂,反应时间4 h,反应温度30℃,n(NDT):n(ECH)=1:1;再与长链饱和烷基脂肪酸反应,合成不同酯化度的酯基季铵盐阳离子表面活性剂(Ⅰ、Ⅱ)。降解实验结果表明,酯基季铵盐阳离子表面活性剂(Ⅰ、Ⅱ)降解性能优异,降解性随着疏水链的增长而减小,属易生物降解的阳离子表面活性剂。     

(2-十八酰氧基-3-氯丙基)十二烷基二甲基氯化铵的合成及性能

实验以十二烷基二甲基叔胺和环氧氯丙烷为原料,在酸性条件下合成中间体(2-羟基-3-氯丙基)十二烷基二甲基氯化铵,再与硬脂酰氯反应,生成(2-十八酰氧基-3-氯丙基)十二烷基二甲基氯化铵(HYFA)硬脂酸酯季铵盐阳离子表面活性剂。在反应温度40℃,反应时间3 h的条件下,中间体的产率为80.21%;反应温度65℃,反应时间7 h,产物的产率为83.57%,krafft点<0℃。通过红外光谱与元素分析确证了产物结构。采用表面张力法和电导法测定了产物的临界胶束浓度cmc分别为8.91×10~(-4)mol/L和8.74×10~(-4)mol/L。     

烯丙基型可聚合表面活性剂的合成及性能

以烯丙基二甲胺(ADMA)和1-溴代直链烷烃(溴代烷)为原料,采用丙酮回流法合成了烯丙基二甲基十二烷基溴化铵(C12)、烯丙基二甲基十四烷基溴化铵(C14)、烯丙基二甲基十六烷基溴化铵(C16)3种烯丙基型可聚合表面活性剂,优化了合成条件,C12,C14,C16的较佳合成条件:丙酮作溶剂、n(ADMA)∶n(溴代烷)=1∶1.1、反应温度55~65℃、反应时间56~60 h,该条件下产品的收率分别为78.15%,73.82%,68.20%。用FTIR、1H NMR和元素分析对产品结构进行表征,通过测定其表面活性及絮凝性能,考察产品结构对性能的影响,结果表明,C12,C14,C16的临界胶束浓度和临界表面张力依次减小,分别为6.5,1.7,0.55 mmol/L和37.2,35.1,33.5 m N/m;C12和C14的Krafft点低于0℃,C16的Krafft点为8℃;发泡、乳化及絮凝能力的强弱顺序为:C16C14C12。     

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。     

脂肪酰胺丙基-N,N-二甲基-2,3-二羟丙基氯化铵的合成及性能

以不同碳链长度的脂肪酸、N,N-二甲基-1,3-丙二胺、3-氯-1,2-丙二醇为原料合成了脂肪酰胺丙基二甲基叔胺及其季铵盐。在酰胺化反应中,n(脂肪酸)∶n(N,N-二甲基-1,3-丙二胺)=1∶1.8,在135～145℃反应8～10h,产率为89.8%;在季铵化反应中,n(脂肪酰胺二甲基叔胺)∶n(3-氯-1,2-丙二醇)=1∶1.1,在80～90℃反应4～6h,产率为90.1%。测定了该类阳离子表面活性剂的表面张力以及泡沫、乳化、增溶、抑菌等性能。其中十二碳季铵盐产物的CMC为5.012×10-4 mol/L,γCMC=24.21mN/m,同时该产物的泡沫、乳化、增溶等性能均优于十二烷基三甲基溴化铵(DTAB),对枯草芽孢杆菌的抑菌性也明显强于DTAB。     

含糖苷基季铵盐表面活性剂的合成及其性能

以环氧氯丙烷、葡萄糖和高级叔胺为原料 ,合成了 2羟基 3 O 葡萄糖基丙基二甲基十二烷基 (或癸基 )氯化铵 ,并对产物表面活性进行了测定 ,结果发现 ,该表面活性剂不仅具有较低表面张力和较高的起泡高度 ,而且可与阴离子表面活性剂复配使用     

全氟聚醚酰胺磺酸钠与碳氢表面活性剂的复配和降粘性能

将以全氟聚醚羧酸0～2.7kPa下的<130℃馏分和130～150℃馏分为原料制得的两个全氟聚醚酰胺磺酸钠表面活性剂ANF Ⅰ和ANF Ⅱ,分别与十二烷基二甲基苄基溴化铵(ANH)、十八烷基磺酸钠(CAH)或辛基酚聚氧乙烯醚(NOH)等表面活性剂复配,考察了复配物对稠油的降粘性能。结果表明,加入0.03%的复配物,稠油的表面张力降至22～30mN/m。ANF Ⅰ与十二烷基二甲基苄基溴化铵复配的降粘剂DX 1的降粘效果最显著,对渤海绥中稠油或辽河稠油的降粘率为93%～99%,且具有耐高温性能。     

对称双季铵盐表面活性剂的合成及性能

实验以十二烷基二甲基叔胺和1,4-二溴丁烷为原料,以异丙醇为溶剂,合成了对称双季铵盐表面活性剂二溴化-N,N′-二(二甲基十二烷基)丁二铵。采用红外光谱、核磁共振对产物的结构进行了表征。最佳合成条件为:n(十二烷基二甲基叔胺):n(1,4-二溴丁烷)=2.2:1.0、以异丙醇为溶剂,在回流温度85℃时反应12h,收率可达68.8%。     

月桂酸阳离子酯表面活性剂的合成及性能

实验以十二叔胺与环氧氯丙烷合成环氧中间体N-2,3-环氧丙基二甲基十二烷基氯化铵,再与月桂酸反应制备了月桂酸阳离子酯表面活性剂2-羟基-3-十二酰氧丙基-二甲基十二烷基氯化铵(HDAC)。考察了反应条件对产物收率的影响,合成中间体的最佳条件为:反应温度25℃,n(环氧氯丙烷):n(十二叔胺)=1:1,时间约24 h。再用活性中间体与月桂酸在丙酮中以等物质的量比于60℃反应8 h得到柔软性能良好的HDAC,其水溶液的临界胶束浓度为0.85 mmol/L,表面张力为27.38 mN/m。     

含糖苷在季铵盐表在活性剂的合成及其性能

以环氧氯丙烷,葡萄糖和高级叔胺为原料,合成了２－羟基－３－Ｏ－葡萄糖基丙基－二甲基十二烷基（或癸基）氯化铵,并对产物表面活性进行了测定,结果发现,该表面活性剂不仅具有较低表面张力和较高的起泡高度,而且可与阴离子表面活性剂复配使用。     

α-磺酸基-月桂酰氧乙基-二甲基十二烷基溴化铵的合成与性能评价

以月桂酸、氯磺酸、N,N-二甲基乙醇胺、溴代十二烷为原料,通过磺化反应、季铵化反应及酯化反应合成了一种新型的两性双子表面活性剂,即α-磺酸基-月桂酰氧乙基-二甲基十二烷基溴化铵双子表面活性剂。用红外光谱对最终合成物的结构做了初步的表征,评价了合成物的表面活性、复配性能、乳化性能、起泡性能。     

高级脂肪胺改性木质素季铵盐的合成及表征

实验以十二烷基二甲基叔胺、环氧氯丙烷为原料,合成中间体(2,3-环氧丙基)十二烷基二甲基氯化铵,中间体在丙酮介质中与氧化磺化木质素发生O-烷基化反应,生成木质素表面活性剂。探讨了反应介质、物料比、反应时间、温度等影响因素。实验结果表明,O-烷基化反应在丙酮均相介质中进行,改善了反应物的溶解性,提高了反应效率;反应温度为55℃,反应时间为3 h;n(木质素)∶n(中间体)=1∶1.1时,产物中含氮量达2.28%。基本表面物化性能测试表明,高级脂肪胺改性木质素产物的表面活性较好,表面张力为17 mN/m,较木质素43 mN/m明显降低。     

烷基脒表面活性剂的合成及性能

合成了包含不同烷基(辛烷基、癸烷基、十二烷基)链和反离子(HCO₃^-,C₆H₅COO^-,CH₃COO^-,C₂H₅COO^-,C₃H₇COO^-)的烷基脒表面活性剂，并测定了这些烷基脒表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)及CMC下的表面张力(γ_cmc)。实验结果表明，烷基脒碳酸氢盐在去离子水中的CMC为0.6～21.7 mmol/L，此时γ_cmc可降至24.11～27.40 mN/m；反离子由碳酸氢盐变为羧酸盐，γ_cmc基本不变，但CMC显著降低；去离子水中加入0.5%～5.0%(w)的NaCl，对十二烷基脒丙酸盐的CMC与γ_cmc基本无影响。     

双十二酰胺基甜菜碱的结构及界面性能

以十二酸、二乙烯三胺等为原料,经酰胺化、甲基化反应合成了N,N-双-（十二酰胺乙基）-N-甲基胺,继而与氯乙酸钠反应制得双十二酰胺基甜菜碱。用红外光谱、质谱分析表征了目标产物的结构。结果表明,所合成的双十二酰胺基甜菜碱具有较好的表面活性,25℃时的临界胶束浓度c_cmc为1.2×10^-5 mol/L,最低表面张力γ_cmc为25.38mN/m,饱和吸附时在气/液界面上的分子截面积为0.28 nm²,小于双十二烷基甲基甜菜碱。双十二酰胺基甜菜碱的耐盐能力较好,0.01 mol/L NaCl对其表面活性的影响很小,c_cmc和γ_cmc有微小下降。将双十二酰胺基甜菜碱与其他表面活性剂复配,在无碱和混合表面活性剂质量分数0.05%～0.3%范围内,大庆原油与模拟地层水相间的界面张力最低达7.16×10^-4 mN/m（45℃）。     

不同碳链长度的羟基丙磺基甜菜碱合成及性能研究

为探究疏水碳链长度对烷基二甲基羟基丙磺基甜菜碱性能的影响规律,以环氧氯丙烷、烷基伯胺(十二胺、十四胺、十六胺、十八胺)等为原料合成了不同碳链长度的烷基二甲基羟基丙磺基甜菜碱,研究了产物水溶液的表面张力、临界胶束浓度和泡沫性能。研究结果表明:随着疏水碳链长度由C12增至C18,羟磺基甜菜碱溶液表面张力降低,临界胶束浓度由3.36 mmol/L减至1.60 mmol/L,临界表面张力也由29.6 mN/m降至25.8 mN/m,羟磺基甜菜碱与十二烷基硫酸钠SDS协同形成胶束的能力随着疏水碳链长度增加而增强;羟磺基甜菜碱表面活性剂的起泡及稳泡能力也随着疏水碳链增长而增强。     

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。     

双子表面活性剂界面活性的研究

用胜利油田临盘采油厂的注入水配制不同含量的双子表面活性剂溶液,研究了双子表面活性剂溶液与临盘原油间的界面活性;并与传统表面活性剂十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)进行了界面活性对比;考察了双子表面活性剂的疏水烷基长度和联结基长度、溶液中表面活性剂含量和温度对界面张力的影响,并对比了不同双子表面活性剂与不同原油间的界面活性。实验结果表明,三亚甲基-1,3-双(十四烷基二甲基溴化铵)(14-3-14)双子表面活性剂的界面活性明显优于TTAB;当14-3-14双子表面活性剂含量一定时,其溶液与临盘原油间存在最低界面张力;14-3-14双子表面活性剂可在较低含量下将其与临盘原油间的界面张力降至10~(-3)mN/m数量级;14-3-14双子表面活性剂适用于临盘原油,二亚甲基-1,2-双(十二烷基二甲基溴化铵)双子表面活性剂适用于孤岛原油,并为下一步现场应用提供了基础和依据。     

新型吉米奇(Gemini)季铵盐(NGA)的研制及其在VES清洁压裂液中的应用

本研究合成了一种新型的吉米奇(Gemini)季铵盐阳离子表面活性剂NGA-乙烯撑基双(十八烷基二甲基溴化铵),并对产物的表面活性及由产物配制的VES清洁压裂液的性能进行了测定。结果表明:其CMC为1.2×10~(-1) mol/L,r_(CMC)为30.7 mN/m;添加NGA 2.0%(wt),NaCl 4.0%(wt)配制的VES清洁压裂液体系具有良好的粘弹性及抗温稳定性能,最高抗温可达95℃,解决了传统季铵盐类清洁压裂液体系的添加量高、耐温性能差的缺点,具有良好的市场应用前景。     

阳离子表面活性剂的支链化改性与起泡活性

为了优化阳离子型表面活性剂的起泡活性,用十六烷基三甲基氯化铵(XSYP-0)与改性剂制得支链化季铵盐型阳离子表面活性剂(XSYP-1数XSYP-4),通过Ross-Miles法与Waring Blender法评价了产物的起泡性能和稳泡性能,对比了5种表面活性剂所产泡沫的微观结构,研究了温度、无机盐、甲醇、凝析油对XSYP-1数XSYP-4起泡活性的影响。结果表明,随反应物改性剂与XSYP-0摩尔比的增加,表面活性剂溶液的表面张力降低。其中,2.0 g/L XSYP-4溶液的表面张力为31.88 m N/m。XSYP-0改性后的起泡性能和稳定性能均得到改善。泡沫尺寸变小,泡沫壁变厚,泡沫稳定性提高。与XSYP-0相比,XSYP-1数4抗温性能、抗甲醇性能、抗盐性能和抗凝析油性能均得到提高。其中,XSYP-4溶液抗温性能最佳,XSYP-3溶液抗甲醇性能和抗凝析油性能最佳,XSYP-2溶液抗盐性能最佳。支链化改性可改善十六烷基三甲基氯化铵作为起泡剂的整体性能。     

表面活性剂与同离子效应对己内酰胺吸附的影响

通过向硫酸铵与己内酰胺混合物中添加阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和同离子物质,研究了己内酰胺在硫酸铵晶体表面的吸附情况。实验结果表明：十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵与氟阳离子表面活性剂能显著降低吸附量;硫酸钠、氯化铵、十二烷基甜菜碱和十六烷基三甲基溴化铵的加入,使己内酰胺在硫酸铵晶体表面的吸附量呈不规律的变化。在硫酸铵-母液-酰胺油体系中添加少量的十二烷基三甲基溴化铵可有效降低己内酰胺在硫酸铵颗粒表面的吸附量。