对-烷基-苄基聚氧乙烯醚羧酸甜菜碱的合成与表面活性

以脂肪酸、苯、二缩三乙二醇为原料,经酰化反应、黄鸣龙还原反应、氯甲基化反应、威廉逊成醚反应、卤化反应、季铵化反应,合成出了3个对烷基苄基聚氧乙烯醚羧酸甜菜碱两性离子表面活性剂。用IR、1HNMR和ESI-MS对产物进行了结构鉴定。用Wilhelmy-plate法测定了30℃时它们在水溶液中的临界胶束浓度(CMC)和临界胶束浓度下的表面张力(γCMC)。实验表明,纯水溶液中表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)为10-4～10-6mol/L,临界胶束浓度下的表面张力(γCMC)为27～30 mN/m;随着苯环上长链烷基碳数(n=8、10、12)的增加,CMC分别为1.12×10-4、1.51×10-5、6.21×10-6 mol/L;γCMC分别为27.9、28.4、29.9 mN/m。结果表明,该类表面活性剂具有比较好的表面活性。     

长链烷基苯磺酸钠Gemini表面活性剂的合成和表面活性

以脂肪酸、苯酚、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3种长链烷基苯磺酸钠Gem in i表面活性剂。用IR、1HNMR和ESI-MS对产物进行了结构鉴定。以W ilhelmy-p late法测定了30℃时它们在水溶液中的临界胶束浓度(CMC)和临界胶束浓度下的表面张力(γCMC)。纯水溶液中其临界胶束浓度(CMC)为10-4~10-5mol/L,γCMC为35~37 mN/m;随着苯环上长链烷基碳数(n=8、10、12)的增加,CMC分别为5.94×10-4、1.53×10-5、0.46×10-5mol/L;γCMC分别为36.9、34.4、34.4 mN/m。结果表明,此类表面活性剂具有比较好的表面活性。     

磺酸盐型双子表面活性剂的合成及性能研究

以十二胺、1,6-二溴己烷和1,3-丙磺酸内酯等为原料,分别采用极性头基加入法和联结基加入法,合成了一种磺酸盐型双子表面活性剂1,6-双(N-十二烷基-N-丙基磺酸钠)-己烷（简称12-6-12(SO3)2 ）,对其中间体和产物结构进行表征,并对其表面活性进行测定。1H NMR和ESI-MS的结构分析证实了它们的结构。性能测试表明：该表面活性剂水溶液在30oC条件下,临界胶束浓度（CMC）为0.015 mmol/L ,表面张力为33.50mN/m,表面过剩吸附量（Γmax）为2.78× 10－6 mol∙m-2,分子最小截面积（Amin）为0.58 nm2。该磺酸盐双子表面活性剂是结构相似的传统单链表面活性剂十二烷基磺酸钠（SDS）CMC（25oC,8.0 mmol/L）的0.002倍,是结构相似的磺酸盐双子表面活性剂1,3-双(N-十二烷基-N-丙基磺酸钠)-丙烷（12-3-12(SO3)2）CMC（25oC,0.048 mmol/L）的0.31倍。     

季铵盐双子表面活性剂N,N’-双（十二/十四烷基二甲基）-1,4-对苯二甲基氯化铵盐的合成及性能

分别以十二烷基二甲基叔胺、十四烷基二甲基叔胺和对二氯苄(XDC)为原料,"一步法"合成了两种季铵盐双子表面活性剂,通过正交实验优化了合成条件,结果表明,当n(叔胺)∶n(XDC)=2.4∶1、反应温度75℃、反应时间2 h时,XDC转化率达到100%;产物结构经红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1HNMR)和碳谱(13CNMR)进行了确认。研究了其表面活性,结果表明:25℃时,碳链长度分别为12和14时,表面活性剂临界胶束浓度(CMC)分别为1.36×10-5和2.56×10~(-6)mol/L,表面张力(γCMC)分别为40.71和35.37 m N/m;p C20值分别为5.63和6.18;表面过剩吸附量(Γmax)分别为2.41×10~(-6)和3.09×10~(-6)mol/m~2;分子最小截面积(Amin)分别为0.69和0.54 nm~2。动态表面张力参数n值分别为0.85、0.74,t*分别为1.05和0.27 s,R1/2分别为14.11和69.79 m N/m/s,R=14的双子表面活性剂的动态表面张力优于R=12时。该季铵盐双子表面活性剂与结构相似的季铵盐表面活性剂如十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)相比CMC低2个数量级。     

磺酸盐型双子表面活性剂的合成及性能

以十二胺、1,6-二溴己烷和1,3-丙磺酸内酯为主要原料,分别采用极性头基加入法和联结基加入法,合成了一种磺酸盐型双子表面活性剂1,6-双(N-十二烷基-N-丙基磺酸钠)-己烷〔简称12-6-12(SO_3)_2〕。用1HNMR和ESI-MS表征了中间体和产物的结构,并考察了12-6-12(SO_3)_2的表面活性。结果表明:该表面活性剂水溶液在30℃下,临界胶束浓度(CMC)为0.015 mmol/L、表面张力为33.50 m N/m、表面过剩吸附量(Γmax)为2.78×10-6mol/m2、分子最小截面积(Amin)为0.60 nm2。该磺酸盐双子表面活性剂的CMC是结构相似的传统单链表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)CMC(25℃,8.0 mmol/L)的0.2%,是结构相似的磺酸盐双子表面活性剂1,3-双(N-十二烷基-N-丙基磺酸钠)-丙烷(12-3-12(SO_3)_2)CMC(25℃,0.048 mmol/L)的31%。     

咪唑啉基季铵盐型双子表面活性剂的合成与性能

以环氧氯丙烷为连接剂,油酸、二乙烯三胺分别为疏水和亲水基团的初始原料合成了一种咪唑啉基季铵盐型双子表面活性剂,通过IR1、HNMR确证了目标产物结构。研究了其在水溶液中对苯的乳化力、稳泡能力、亲水亲油平衡值、表面张力的影响。动态激光散射法测试了双子咪唑啉基季铵盐乳化制备O/W型乳状液的乳胶粒径尺寸,利用双子表面活性剂作为乳化剂,油酸为分散相。静态失重法评价了双子表面活性剂作为缓蚀剂对Q235钢在质量分数8%溶液中的缓蚀性能。结果表明,所合成的双子咪唑啉基季铵盐具有较好的表面活性,临界胶束浓度CMC约为2×10-4mol/L,γCMC为31.40 mN/m,HLB值为14.2,对苯的乳化能力及稳泡性能良好。该乳液稳定,在25~50℃时,O/W乳液的胶粒尺寸在216~236 nm,是一种性能良好的O/W型乳化剂。失重法测定结果表明,该双子咪唑啉基季铵盐型表面活性剂缓蚀性能优于相应单链咪唑啉季铵盐表面活性剂。     

可裂解Geminin型季铵盐表面活性剂的合成与性能

合成了一系列可裂解Gemini型季铵盐表面活性剂烷基-α,ω-双(二甲基酰氧乙基溴化铵),标记为Ⅱ-m-n(m=12,14;n=3,4,6);采用红外光谱和核磁共振进行结构表征.测定了相关的性能,结果表明,可裂解Gemini型季铵盐表面活性剂具有很强的胶束生成能力,其临界胶束浓度(CMC)为2.63×10-4～4.17×10-4mol/L(m=12)及2.88×10-5～4.46×10-5mol/L(m=14),分别比相应的单季铵盐表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)低两个数量级;其泡沫稳定性、乳化性能和杀菌性明显优于相应的单季铵盐表面活性剂.     

烷基苯磺酸盐Gemini表面活性剂的结构与界面性质

以烷基酰氯为原料,经傅克酰基化反应、格林反应、催化氢化还原及磺化、中和等步骤,合成了10-4-10、12-4-12和10-6-10(10和12代表疏水基碳数,4和6代表连接基团碳数)3种不同结构的双烷基双苯双磺酸盐Gemini表面活性剂,并用核磁共振氢谱和电喷雾质谱对产物进行了结构鉴定。用旋滴法测定了其水溶液与正庚烷的界面张力,发现磺酸盐Gemini表面活性剂的CMC比对应的传统的表面活性剂的CMC低两个数量级,并且随着疏水基碳数或连接基团碳数的增加而降低。10-4-10、12-4-12和10-6-10的饱和吸附面积(Amin)分别为0.23、0.35和0.97 nm2,饱和吸附量(Γmax)分别为7.37×10-10、4.65×10-10和1.72×10-10mol/cm2,临界胶束浓度下的界面张力(γCMC)分别为3.60、3.06和1.89 mN/m。     

含酯基双子季铵盐阳离子表面活性剂的合成及性能

分别以氯乙酸辛酯 ,氯乙酸十二醇酯、氯乙酸十四醇酯和四甲基乙二胺反应合成了相应的含酯基双子季铵盐阳离子表面活性剂化合物 (Ⅰ～Ⅲ )。滴体积法测定化合物Ⅰ～Ⅲ的表面张力和cmc。γcmc分别为2 7 3 1、 3 3 73和 3 4 0 1(mN/m) ,cmc分别为 5 0 1× 10 -3 、 3 98× 10 -3 和 3 16× 10 -3 (mol/dm3 )。     

羟丙基Gemini表面活性剂的合成及其性能研究

合成了联结基团为含羟基亚甲基链的季铵盐Gemini表面活性剂,用红外光谱、熔点测定及元素分析对它们的结构进行了鉴定,并对影响反应的因素进行了讨论,得出了合成BQADC12的最佳条件为:n(十二叔胺)∶n(1,3-二氯丙醇)=2.1∶1.0,以正丙醇为溶剂,在回流温度下反应6 h,产率可达89.8%以上。实验还对合成的表面活性剂(BQADC12、BQADC14、BQADC18)的性能进行了表征。在25℃下,BQADC12、BQADC14、BQADC18的γcmc分别为30.9,34.7,39.4 mN/m,CMC分别为5.2×10-4,1.1×10-4,4.5×10-5mol/L。合成产品显示出优良的乳化、泡沫和泡沫稳定性等应用性能。     

2-羟基-3-辛基-5-长链烷基苯磺酸钠的合成及表面活性

以脂肪酸、苯酚为原料,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,合成出了2-羟基-3-辛基-5-长链烷基苯磺酸钠表面活性剂。两相滴定法测定了产物的质量分数均大于99%;用核磁共振氢谱、傅立叶红外光谱和质谱对产物进行了结构鉴定。用悬挂滴法测定了30℃时该系列表面活性剂的表面张力。实验发现,纯水溶液中表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)达到10-6mol/L数量级,临界胶束浓度下的表面张力(γCMC)均小于28 mN/m;随着苯环上长链烷基碳数(n=8,10,12)的增加,CMC降低,分别为1.06×10-5,3.35×10-6,2.65×10-6mol/L;而γCMC变化不明显,分别为26.77,26.89,27.22 mN/m。结果表明,此类表面活性剂具有比较好的表面活性。     

表面活性剂的复配及对甲维盐微乳剂物理稳定性的影响

通过测定不同类型的单一及复配型表面活性剂水溶液的临界胶束浓度和表面张力,研究了它对w(甲维盐)=1％的微乳剂物理稳定性的影响。膦酸酯类阴离子表面活性剂A的临界胶束浓度为1．79×10-4 mol／L,表面张力为28．90 mN/m;苄基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段型非离子表面活性剂B(EPE型)的临界胶束浓度为 1.91×10-4 mol/L,表面张力为20．70 mN/m;按m(A):m(B)=2:3形成的复配型表面活性剂2#的水溶液的临界胶束浓度为9．30×10-5 moL/L,表面张力为25．66 mN/m。当w(2#)=10％时,配制w(甲维盐)=1％的微乳剂物理稳定性最佳,各项指标均合格。     

烷基二苯醚二磺酸盐的制备与性能表征

制备了一类由刚性基团联接的特殊双亲水基型阴离子表面活性剂———十二烷基二苯醚二磺酸钠(C12-MADS)、双十二烷基二苯醚二磺酸钠(C12-DADS)及十六烷基二苯醚二磺酸钠(C16-MADS),并对其性能进行了研究。25℃时3种烷基二苯醚二磺酸钠的CMC分别为1 16×10-3、1 10×10-5和4 51×10-4mol/L,γCMC分别为44 9、43 5和46 8mN/m,C12-MADS和C16-MADS在浓度分别为2 21×10-2和3 80×10-2mol/L时的胶束聚集数(Nm)分别为24和29。合成的烷基二苯醚二磺酸钠在质量分数高达0 1的无机酸、碱和盐溶液中保持稳定,发泡性低于烷基苯磺酸钠(LAS),但乳化性能优于LAS。C12-MADS在650mg/L硬水中去污比值为14 05%,明显高于LAS(7 18%)。C12-MADS和C12-DADS在4d后的生物降解度≥90%。该类表面活性剂具有优良的应用性能。     

双磷酸酯表面活性剂的合成与性能

以三氯氧磷、二元醇(酚)、正十二醇为原料,合成了4种双十二烷基双磷酸酯(HDP,DGDP,BDP,PDP)。产物经无水乙醇重结晶提纯后,通过IR、1HNMR、质谱和电位滴定进行了结构表征。25℃时,它们的电离常数分别为:2.76×10-5mol/L(HDP),3.940×10-4mol/L(DGDP),1.595×10-4mol/L(BDP),4.255×10-3mol/L(PDP)。20℃时,它们的临界胶束浓度分别为:3.5×10-4mol/L(HDP),9.0×10-4mol/L(DGDP),1.1×10-3mol/L(BDP),1.3×10-3mol/L(PDP);在临界胶束浓度处的表面张力分别为:30.38 mN/m(HDP),34.49 mN/m(DGDP),35.31 mN/m(BDP),36.14 mN/m(PDP)。差热分析表明,4种产物的分解温度分别为:231℃(BDP),251℃(HDP),227℃(PDP),249℃(DGDP);初熔温度分别为:87℃(BDP),80℃(HDP),97℃(PDP),72℃(DGDP)。     

4种新型氟碳表面活性剂

介绍了巨化集团技术中心最新开发的4种氟碳表面活性剂:3-三聚环氧六氟丙烷酰胺基丙基(2-亚硫酸) 乙基二甲基铵、3-三聚环氧六氟丙烷酰胺基丙基甜菜碱、8-3-9氟碳-碳氢柔桥混链双季铵、6-3_9氟碳柔桥混链双季铵。其临界胶束浓度CMC分别为1.14×10-4、1．12×10-3、4．93×10-4、2．78×10-4 mol／L,在临界胶束浓度时表面张力分别为19．0、22．0、20．9、22．7 mN／m,在质量分数0．1％时,表面张力分别为16．4、18．2、19．2、20．4 mN／m。分析了氟碳表面活性剂结构与性能的关系。     

烷基四甲基胍双子表面活性剂的合成与性能

以十二烷基伯胺和四甲基脲为原料合成了十二烷基四甲基胍及其盐酸盐.后者再与环氧氯丙烷反应制备了十二烷基四甲基胍双子阳离子表面活性剂,通过IR和~1HNMR鉴定了其结构,并考察了其性能.结果表明,十二烷基四甲基胍双子表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)为2.5×10~(-4)mol/L,γ_(cmc)为28.5 mN/m,其表面活性明显高于单十二烷基胍盐酸盐.最后以十二烷基四甲基胍双子表面活性剂为模板剂制备了纳米SiO_2粒子.     

Enhanced oil recovery from high‐salinity reservoirs by cationic gemini surfactants

In order to enhance oil recovery from high‐salinity reservoirs, a series of cationic gemini surfactants with different hydrophobic tails were synthesized. The surfactants were characterized by elemental analysis, infrared spectroscopy, mass spectrometry, and ¹H‐NMR. According to the requirements of surfactants used in enhanced oil recovery technology, physicochemical properties including surface tension, critical micelle concentration (CMC), contact angle, oil/water interfacial tension, and compatibility with formation water were fully studied. All cationic gemini surfactants have significant impact on the wettability of the oil‐wet surface, and the contact angle decreased remarkably from 98° to 33° after adding the gemini surfactant BA‐14. Under the condition of solution salinity of 65,430 mg/L, the cationic gemini surfactant BA‐14 reduces the interfacial tension to 10^?3 mN/m. Other related tests, including salt tolerance, adsorption, and flooding experiments, have been done. The concentration of 0.1% BA‐14 remains transparent with 120 g/L salinity at 50 °C. The adsorption capacity of BA‐14 is 6.3–11.5 mg/g. The gemini surfactant BA‐14 can improve the oil displacement efficiency by 11.09%. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2018 , 135, 46086.