双子表面活性剂临界胶束浓度规律研究进展

临界胶束浓度是表面活性剂自聚形成胶束的重要参数。双子表面活性剂是具有双亲水基团、双疏水链的表面活性剂,比常规表面活性剂具有更低的临界胶束浓度和更高的表面活性。了解影响双子表面活性剂临界胶束浓度的内在、外在因素,有助于理解分子间的相互作用,分析碳链和联接基团等分子结构对其性能的影响,探究双子表面活性剂的自组织行为,从而更好地发挥双子表面活性剂的高表面/界面活性,开发新型高效表面活性剂。文中介绍了双子表面活性剂临界胶束浓度常用的测定方法,总结了双子表面活性剂疏水基团、联接基团、亲水基团、温度、无机盐等对双子表面活性剂临界胶束浓度的影响,并对影响结果进行了分析。     

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。     

聚氧乙烯型非离子表面活性剂水溶液界面性质的研究

本文初步研究了在大庆油田的油层条件下,聚氧乙烯型非离子表面活性剂的亲水基团、亲油基团大小以及温度对其水溶液的表面张力以及与石油烃和大庆原油的界面张力的影响。结果表明,随亲油基团的碳数增加或亲水基团聚氧乙烯(EO)数的减少,有利于油、水界面张力,临界胶束浓度(CMC)的降低。本文所研究的非离子表面活性剂的CMC值非常低,大约在10~(-3)mol/L左右。大庆原油油、水界面张力,在活性剂浓度小于CMC时,随活性剂浓度的增加而急剧下降,而高于CMC时,只是缓慢下降。表面张力可降到27mN/m左右。在CMC值后,大庆原油的界面张力达到了10~(-1)～10~(-2)mN/m数量级。可见,非离子表面活性剂在大庆油田条件下的效能较好。     

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。     

阴离子双子表面活性剂表面活性研究

采用滴体积法测定系列阴离子双子表面活性剂溶液的表面张力,并作图得到其临界胶束浓度,从表面张力和临界胶束浓度两方面讨论了分子结构、盐等因素对双子表面活性剂表面活性的影响.实验结果表明,适当增加疏水碳链长度和联结基团长度、加入盐(NaCl,CaC12,MgCl2)等都能有效降低双子表面活性剂的表面张力和临界胶束浓度,增大其...     

低聚表面活性剂界面活性研究

采用滴体积法对7种低聚表面活性剂的界面活性进行了测试,并以滴出体积V与活性剂浓度C关 系(V-1nC)确定其临界胶束浓度CMC,发现阳离子低聚表面活性剂较阴离子低聚表面活性剂活性高, 其中N,N’-双(十二烷基二甲基)-1,2-二澳化-乙二铵盐(C12-2-12．2Br-)具有优异的表面活性,明显 优于现有常规表面活性剂,其CMC仅为8．6×10-4M。对C12-2-12．2Br-的界面活性影响因素及油水乳化 性进行了研究,发现提高溶液pH值、添加适量氯化钠和短链有机醇可有效提高其界面活性,最低CMC 仅为3．4×10-4M。乳化试验表明,在淡水中添加750～3000mg／L C12-2-12．2B-可使1∶1的原油水体系 形成稳定乳状液,具有启动地层剩余油的能力。     

氨基磺酸型两性双子表面活性剂的合成及性能

以十二胺、2-氯乙基磺酸钠为主要原料,采用二氯代的亲水性基团作为联结基,制备了新型氨基磺酸型两性双子表面活性剂DAS-3PA和DAS-8EO;用红外光谱对其结构进行了表征,并对其表面活性和油水界面张力进行了测试。结果表明,两性双子表面活性剂表现出优于传统表面活性剂的表面活性,25℃时DAS-3PA和DAS-8EO临界胶束浓度分别达到6．9×10^-5mol／L和8．0×10^-5mol／L,此时界面张力分别降至25．01mN／m和26．17mN／m;DAS两性双子表面活性剂倾向于吸附在油水界面上,并能有效地降低原油与水的界面张力;DAS两性双子表面活性剂与聚合物复配时表现出较好协同效应,此复配二元体系均能将油水界面张力降低至10^-3mN／m以下。     

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...     

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...     

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。     

表面活性剂复配强化微生物修复水土体系中的菲

用表面张力法测定不同水/土比下吐温80和十二烷基苯磺酸钠不同比例混合的临界胶束浓度;用 响应面曲面法设计实验,确定吐温80浓度、十二烷基苯磺酸钠浓度和水/土比3个因素作用于固定化微生 物降解菲的最佳组合。结果表明,相同表面活性剂在不同水/土比下的临界胶束浓度不同,水/土比越小 ,临界胶束浓度越大;相同水/土比时不同混合比的混合表面活性剂的临界胶束浓度不相同;响应面模 型得到固定化微生物降解不同水/土比中多环芳烃菲的最优实验条件是十二烷基苯磺酸钠摩尔浓度 0014 mol/L,吐温80质量浓度0050 g/L,水/土比10/1（mL/g）,此时,固定化微生物降解菲的效 率达到55%,十二烷基苯磺酸和吐温80的质量比为976/1,可用于指导混合表面活性剂强化固定化微生 物修复多环芳烃污染的土壤。     

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     

链烷醇对烷基磺酸钠胶束性质的影响

本文用电导法和稳态荧光法研究了正戊醇、正己醇与正庚醇对十二烷基磺酸钠(AS)胶束的形成、胶束内的微极性、AS-醇混合胶束的聚集数(N_s,N_A),和胶束电离度的影响.实验结果表明,AS的CMC和随醇浓度增加经历一最小值,而α则有最大值.但在所研究的AS浓度范围内,对戊醇则观测不到的最小值和α的最大值.以上最小值和最大值所对应醇的浓度依下列次序减小:正戊醇>正己醇>正庚醇.上述结果利用胶束增溶的醇对表面电荷密度和“栅栏”层介电常数的影响进行了解释.     

反胶束溶胶-凝胶法制备纳米TiO_2

以石油醚为溶剂,用反胶束溶胶-凝胶法合成稳定的反胶束纳米TiO2溶胶,考察影响反胶束纳米TiO2溶胶稳定性的因素,得到稳定性较好、颗粒小、粒径分布较窄的纳米TiO2粒子。实验结果表明,采用非离子表面活性剂Span85失水山梨醇三油酸酯/Tween80聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯构成的反胶束,当溶水量(n(水)∶n(Span85/Tween80))等于0.1时,透明反胶束纳米TiO2溶胶室温稳定时间超过180d。透射电镜表征结果表明,纳米TiO2粒子的粒径为15～60nm,粒径分布较窄,粒子分布指数为1.19～1.29;X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱表征结果表明,TiO2粒子的结构为TiO2-x(OH)2x,TiO2粒子为表面具有一定数量钛羟基的水合TiO2。     

松香基磺酸盐Gemini表面活性剂的合成及性能

以脱氢枞胺、α,ω-二溴代烷和2-溴乙基磺酸钠为原料制备了4种松香基磺酸盐Gemini表面活性剂N,N′-二乙基磺酸钠-N,N′-二脱氢枞基-α,ω-二胺,用傅里叶变换红外光谱、核磁共振波谱对系列目标产物的结构进行了表征;研究了这4种表面活性剂的表面活性。实验结果表明,4种表面活性剂的水溶液的临界胶束浓度分别为0.32,0.29,0.18,0.13mmol/L,相应的临界表面张力分别为31.0,28.6,29.4,28.1mN/m;其水溶液在载玻片上的接触角小于十二烷基磺酸钠水溶液的接触角,证明这4种表面活性剂具有良好的润湿性能;表面活性剂的表面活性随分子结构中连接的亚甲基链长度的增加而增强。     

硫代甜菜碱12/十二烷基苯磺酸钠复配体系协同作用的研究

在30℃时研究了两性离子表面活性剂硫代甜菜碱12(SB3-12)和阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)复配体系的稳定性和表面性能,发现复配体系具有很好的稳定性和较强的协同增效作用,且SB3-12与SDBS以摩尔比7∶3进行复配时,形成胶束的增效作用最显著,并考察了添加剂NaCl、正丙醇、β-环糊精对复配体系表面性能的影响。结果表明,当NaCl的浓度和正丙醇的体积分数分别为0.01～0.4mol/L,0.5%～4%时,复配体系的CMC随着NaCl、正丙醇浓度的增加而降低,而以β-环糊精作为添加剂,当其浓度为0.5～2.5mmol/L时,复配体系的CMC随着其浓度的增加而升高。     

(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。     

环烷基石油磺酸钠胶束增溶及乳化携油作用分析及应用

为了揭示环烷基石油磺酸钠在砾岩油藏聚合物/表面活性剂二元复合驱中对提高采收率的影响,利用激光粒度仪和紫外分光光度仪测定了环烷基石油磺酸钠溶液的胶束尺寸和增溶量,利用微流控模型驱替实验和岩心驱替实验研究了环烷基石油磺酸钠乳化对提高采收率的影响.结果表明,与十二烷基苯磺酸钠、重烷基苯磺酸钠相比,同浓度下环烷基石油磺酸钠胶束...     

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