两性与氨基酸型阴离子表面活性剂形成自增稠体系的性质研究

通过调节质量比和p H,获得了由两性表面活性剂椰油酰胺丙基甜菜碱(CAPB)和氨基酸型阴离子表面活性剂月桂酰基肌氨酸钠(LS)复配的黏弹性胶束体系(自增稠体系)。通过低温冷冻透射电镜(Cryo-TEM)表征,确认了蠕虫状胶束结构。分析了Na Cl含量对体系黏度的影响;着重考察了黏弹性体系的黏温性和发泡性。结果表明,Na Cl含量(w0.5%时)对该体系黏度影响较小,体系黏度的建立主要来自于质量比和体系p H;该体系在高温(40℃)时黏度降低,在低温(5℃)时黏度升高;当p H降低时,体系发泡性能变差。利用调节质量比和p H的方法,同时也能获得一系列氨基酸型阴离子表面活性剂和两性表面活性剂复配形成的自增稠体系,该方法具有一定的通用性。     

pH响应黏弹性油酰胺丙基二甲胺/邻苯二甲酸氢钾胶束体系流变性研究

通过考察油酰胺丙基二甲胺(PKO-O)/邻苯二甲酸氢钾(PHP)黏弹性胶束体系的稳态剪切黏度、流动曲线、剪切触变性、黏弹性、热触变性等流变学性质,研究了该胶束体系的pH响应性。结果表明,200 s-1下,pH=7.47时胶束体系稳态剪切黏度较大,为122.3 mPa·s;在pH=7.61,7.47,6.40 3个状态间,稳态剪切黏度可循环切换多次,表明该胶束体系具有良好的pH响应性;PKO-O/PHP胶束体系为剪切变稀的正触变性流体,其流动曲线可用Cross本构方程进行表征;该体系是典型的黏弹、热触变性流体,pH=7.47时体系具有较大的复模量和显著的热触变性。     

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠黏弹性胶束及其流变与破胶性能

采用阴离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)与NaCl制备黏弹性胶束。采用流变仪、黏度计和冷冻断裂蚀刻透射电子显微镜(FF-TEM),研究了在不同浓度条件下AES与NaCl溶液形成胶束体系的微观结构、流变性能、破胶机理以及重复利用性能。通过对溶液剪切黏度、剪切应力、动态模量、复合黏度等物理量的测量,结合体系宏观挑挂照片和微观FF-TEM分析,发现该体系在较宽的频率范围内呈现蠕虫状网状结构和优良的流变性能。NaCl对蠕虫状胶束的形成有很大影响,在一定的范围内随着NaCl浓度的增大,体系黏度显著增大;通过内相破胶剂实现了体系破胶可控性的目的,破胶后体系表现出分散均一的颗粒状,该体系具有重复利用的可行性。     

黏弹性表面活性剂及其在油田中的应用

介绍了黏弹性表面活性剂溶液的性质，确定黏弹性表面活性剂性质的测试方法和实验手段，以及其内部微观结构和流变特性等方面的研究成果。当黏弹性表面活性剂溶液浓度增加到某一临界浓度时，球形胶束开始向蠕虫状胶束转变，溶液黏度突然增大，随着浓度的进一步增大，蠕虫状胶束快速生长、增长并形成线型柔性棒状胶束，柔性棒状胶束相互缠绕、粘附甚至融合，形成某种超分子三维网状结构，溶液黏度急剧增加，并表现出较强的黏弹性。概述了黏弹性表面活性剂在油田中的应用，特别是在压裂液、酸液、钻井液及提高采收率等方面的应用，指出了黏弹性表面活性剂广泛运用的前景和尚未解决的问题。     

磺酸盐型Gemini表面活性剂复配体系的黏度性质研究

对以溴代十四烷、乙二胺和1,3-丙磺内酯为原料合成的磺酸盐型Gemini表面活性剂的表面活性进行了评价。主要研究了不同碳链长度的季铵盐、无机盐和有机盐的加入,剪切时间以及温度对上述表面活性剂体系黏度性质的影响。结果表明,磺酸盐型Gemini表面活性剂的临界胶束浓度比相应的单链表面活性剂低1~2个数量级;当向质量分数为1%的磺酸盐型Gemini表面活性剂中加入季铵盐时,复配体系的黏度先增加后减少,且季铵盐的碳链越长,增黏效果越明显,复配体系的黏度最大可达245.5 m Pa·s,碳链的增长有助于蠕虫状胶束的形成;在磺酸盐型Gemini表面活性剂和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的复配体系中,随着KCl,Na Cl以及水杨酸钠质量分数的增加,复配体系的黏度先增加后减少,其中KCl的增黏效果最为显著,当KCl的质量分数为0.12%,复配体系的黏度达到最大,为430.2 m Pa·s;在磺酸盐型Gemini表面活性剂/CTAB/KCl的复配体系中,随着剪切时间和温度的增加复配体系的黏度逐渐降低。     

疏水缔合聚合物HAWP与芥酸酰胺丙基烯丙基溴化铵复合体系流变和界面性能研究（英文）

针对疏水缔合聚合物增黏和界面活性提高能力有限的问题，疏水缔合聚合物复合增效体系被提出，基于疏水缔合聚合物HAWP与阳离子表面活性剂芥酸酰胺丙基烯丙基溴化铵（EDAA）复配构筑了疏水缔合聚合物复合增效体系EDHA，首先借助扫描电镜、流变仪以及环糊精包合法研究了疏水缔合聚合物复合增效体系的增黏机理，然后从流变性和界面性能两方面探究了pH值、NaCl质量浓度和温度对复合增效体系流变性和降低界面张力能力的影响。研究结果表明复合增效体系通过疏水缔合作用与静电吸引作用协同增效。复合增效体系的黏度和黏弹性随着pH值增加先增大后减小，界面张力先减小后增大；复合增效体系的黏度、黏弹性随着NaCl质量浓度的增大逐渐变小，界面张力先上升后下降。随着温度的增加，复合增效体系的黏度和黏弹性逐渐变小，界面张力逐渐增大。     

变黏分流酸流变性影响因素的研究

利用室内合成的甜菜碱型两性表面活性剂(VES-TCJ)制备变黏分流酸。首先测定酸液中VES-TCJ浓度对鲜酸表观黏度的影响。然后模拟酸-岩反应,考察pH、VES-TCJ浓度、剪切速率、温度等因素对变黏分流酸体系变黏特性的影响。实验结果表明,当剪切速率为170 s-1,25℃下鲜酸的表观黏度小于25 mPa.s,具有良好的泵入能力。酸液表观黏度在酸-岩反应过程中不断增大,pH值为3左右时,乏酸的表观黏度最大。表面活性剂是酸液变黏的关键,VES-TCJ浓度大于4%后,变黏分流酸具有较高的表观黏度。变黏分流酸表观黏度随剪切速率的增大和温度的升高而明显减小。     

表面活性剂复配蠕虫胶束体系耐盐抗碱性能

采用阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)和两性表面活性剂十八烷基羟基磺酸基甜菜碱(ODHSB)复配构建了蠕虫胶束体系。研究体系的流变学行为,耐盐性能,抗碱性能。结果表明,当体系的温度为50℃,n(ODHSB)∶n(SDS)=5时,体系的黏度随质量浓度的增加而增大;不同种类和不同质量浓度的无机盐对胶束的影响不同,体系黏度随无机盐质量浓度的增加先升高后降低,体系有较强的耐一价金属和二价金属的能力,在弱碱质量浓度为2 500mg/L、或强碱质量浓度为10 000mg/L时,体系仍显示较好的抗碱性能。     

十二烷基聚氧乙烯(9)醚双水相体系萃取苯酚

采用十二烷基聚氧乙烯醚(AEO9)双水相胶束体系进行苯酚的萃取,考察Na2SO4和NaCl对质量浓度为50 g/L AEO9水溶液体系浊点的影响。结果表明,Na2SO4对浊点下降的影响比NaCl大,当盐的浓度均为0.6 mol/L,添加Na2SO4时浊点为28.5℃,而添加NaCl时为36.5℃。研究了无机盐(Na2SO4和NaCl)、普通离子型表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵CTAB和十二烷基硫酸钠SDS)和gemini型酯基季铵盐阳离子表面活性剂(Ⅱ-12-6)对苯酚萃取率E的影响。结果表明,盐的加入会使E下降,但Na2SO4对E的影响比NaCl要小;添加SDS使E下降,并随着n(SDS)∶n(AEO9)的增加而下降;而添加CTAB或Ⅱ-12-6均使E明显提高,且随着n(CTAB)∶n(AEO9)、n(Ⅱ-12-6)∶n(AEO9)的增加而进一步提高;但在同等条件下添加Ⅱ-12-6的E高于添加CTAB。     

新型拟双子表面活性剂构筑的蠕虫状胶束及其pH和温度响应行为（英文）

将短链二元酸(丁二酸(SA)、戊二酸(GA)、己二酸(AA))和长链N-(3-(二甲基氨基)丙基)硬脂酰胺(C18N3N)以1∶2的摩尔比混合,通过静电相互作用,构筑了三种新型的拟双子表面活性剂。该过程无需复杂的合成。通过表面张力仪和流变仪测试了该系列表面活性剂的表面活性和流变性能。结果发现,2C18N3N/GA拟双子表面活性剂的cmc为4.60×10^-5 mol/L,该值远低于传统双子表面活性剂,说明构筑的拟双子表面活性剂2C18N3N/GA具有很强的胶束聚集能力,2C18N3N/SA和2C18N3N/AA体系也具有类似的特征。在浓度超过50 mmol/L时,该系列表面活性剂可形成蠕虫状胶束,溶液表现出黏弹行为,且黏弹溶液具有较好的耐温耐剪切性能。还考查了上述黏弹溶液的pH和温度响应性,发现体系pH为6.1时,溶液黏度很高,pH为4.0或9.3时,黏度下降。随着温度的升高,体系的黏度也会迅速增加。在60℃时,该体系的零剪切黏度可高达11 967.73 Pa·s。该表面活性剂制备简单,性能优良,拓展了新型表面活性剂的制备方法和应用范围。     

新型非离子黏弹性表面活性剂自转向酸体系研究

研制了一种新型非离子黏弹性表面活性剂变黏酸(SDA-SL)体系。浓度为5%的变黏酸体系初始黏度在20mPa.s左右,在酸液浓度为21%~10%区间出现黏度变化。其变黏特性与盐离子存在无关而仅受酸度影响。配套使用的WWD-2缓蚀剂在5%表面活性剂变黏酸体系中腐蚀速率可达SY/T5405二级标准,缓蚀剂的加入对变黏酸体系的黏度没有明显影响。     

Gemini表面活性剂18-3-18/trans-ACA光敏胶束紫外光照过程流变动力学及界面流变性研究

研究了由Gemini阳离子表面活性剂丙撑基双(十八烷基二甲基氯化铵)(18-3-18)和反式偶氮苯-4-苯甲酸(trans-ACA)复配形成的光敏胶束新体系紫外光照过程的流变性质和界面流变性质,分别考察了光敏胶束浓度、紫外光照时间对胶束体系紫外光照过程流变性质的影响并建立流变动力学方程。结果表明:对18-3-18/trans-ACA(8mmol·L~(-1)/10 mmol·L~(-1))体系,随365 nm的紫外(UV)光照,光敏胶束体系黏弹性明显减弱,紫外光照500 s后体系复黏度减小92%;胶束浓度越大,体系黏弹性越强,紫外光照过程中体系黏弹性下降越慢;获得了流变动力学方程可表征光敏胶束弹性模量和复黏度随紫外光照过程的变化。进一步考察了稀释20000倍的18-3-18/trans-ACA(8 mmol·L~(-1)/10mmol·L~(-1))胶束溶液在不同光照条件下的界面扩张流变性。结果表明,该溶液经1 h UV照射后表面张力增大45%,界面扩张模量减小约32%,再经可见光照8 h后溶液界面流变性质可以恢复,首次证明其为界面流变性可逆的光敏表面活性剂溶液。     

表面活性剂对二氧化硅溶胶黏度性质的影响

研究了不同浓度硅溶胶的黏度性质.在硅溶胶中添加不同种类的表面活性剂,利用黏度法研究了表面活性剂对硅溶胶黏度性质的影响,发现加入3种不同表面活性剂后,硅溶胶的黏度都出现了不同程度的下降,其中以添加十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的降黏作用最明显,添加乳化剂OP-10和十二烷基硫酸钠(SDS)的次之.表面活性剂的降黏作用机理推测为SDBS在硅溶胶颗粒上的包覆作用.SDBS的降黏作用与其浓度有关,表现为临界胶束浓度规律,临界浓度约为4.6×10-3mol/L.     

十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度的测定及影响分析

临界胶束浓度(CMC)是表面活性剂活性的度量。采用电导法测定表面活性剂十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度,并探讨了温度、NaCl或乙醇等对临界胶束浓度的影响。随着温度的升高,CMC增大;NaCl的加入量增大时,CMC在较低浓度下增大,在0.2~0.8 mmol/L范围内CMC随NaCl的量增大而降低;乙醇的加入量随体积比从0%~2.5%增大时,CMC增大,并分析了SDS的CMC发生变化的原因。     

新型羟基磺基甜菜碱/聚丙烯酰胺二元复合体系性能评价

新型羟基磺基甜菜碱表面活性剂与相对分子质量为2 500万的聚丙烯酰胺进行复合,测定体系的界面张力、黏弹性及乳化性能。结果表明,新型羟基磺基甜菜碱表面活性剂在浓度2.16 mmol/L时,表面张力33.39 m N/m,且乳化性能较好,具有较好的表面活性剂性能。相比于单独的表面活性剂,二元复合体系使溶液的临界胶束浓度增大,且界面张力也升高。当表面活性剂浓度为1.3 g/L,聚合物浓度为0.5 g/L时,体系的界面张力达到最低。聚合物的加入能显著降低体系的粘弹性,且随着聚合物浓度的增加,出现黏度最大值的表面活性剂的浓度越低。当表面活性剂水溶液质量浓度1.3 g/L,聚合物浓度1.5 g/L时,体系乳化性能最佳,实验表明,在低渗透岩心中,可以提高采收率5.78%。     

新型羟基磺基甜菜碱/聚丙烯酰胺二元复合体系性能评价

新型羟基磺基甜菜碱表面活性剂与相对分子质量为2 500万的聚丙烯酰胺进行复合,测定体系的界面张力、黏弹性及乳化性能。结果表明,新型羟基磺基甜菜碱表面活性剂在浓度2.16 mmol/L时,表面张力33.39 m N/m,且乳化性能较好,具有较好的表面活性剂性能。相比于单独的表面活性剂,二元复合体系使溶液的临界胶束浓度增大,且界面张力也升高。当表面活性剂浓度为1.3 g/L,聚合物浓度为0.5 g/L时,体系的界面张力达到最低。聚合物的加入能显著降低体系的粘弹性,且随着聚合物浓度的增加,出现黏度最大值的表面活性剂的浓度越低。当表面活性剂水溶液质量浓度1.3 g/L,聚合物浓度1.5 g/L时,体系乳化性能最佳,实验表明,在低渗透岩心中,可以提高采收率5.78%。     

阴离子双子表面活性剂分子结构对其溶液黏度影响及机理

为优选耐高温清洁压裂液增黏剂,用流变仪考察了分子结构、温度变化对阴离子双子表面活性剂溶液黏度的影响,并用扫描电镜研究了其溶液微观结构变化,探讨了其对溶液黏度的影响机理。结果表明,间隔基团碳数s=2,疏水链碳数m=12或14时,亲水头基类型对其双子表面活性剂溶液黏度影响呈现相同规律（羧酸盐>磺酸盐>硫酸酯盐）;间隔基团碳数s=2时,疏水链碳数增加,羧酸盐双子表面活性剂溶液黏度增大,磺酸盐双子表面活性剂溶液黏度呈波动上升;疏水链碳数相同时,间隔基团碳数增加,磺酸盐双子表面活性剂溶液黏度先增大后减小,羧酸盐双子表面活性剂溶液则黏度减小,其中DS18-3-18和DC16-2-16增黏效果好;温度升高,DS18-3-18和DC16-2-16溶液黏度下降,但90℃时DS18-3-18溶液黏度(13.25mPa.s)大于DC16-2-16。微观结构研究表明,间隔基团碳数增大(s=2、3、4),DS18-s-18溶液胶束结构依次由球状变为片状直至球状,导致溶液黏度先增后降。温度升高,DS18-3-18溶液中片状胶束数目或堆积密度呈下降趋势,至90℃时,溶液中仍有联结完好的片状胶束存在,因此DS18-3-18具有较好的耐温增黏性。     

阴阳离子复配体系的表面活性及应用性能

研究了2种具有不同EO加合数的阴离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚丙基磺酸钠[NPSO-n(n=5,8)]与阳离子表面活性剂十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227)复配体系的表面活性和应用性能、混合吸附层和混合胶束的组成及相互作用参数(βs和βm)。结果表明:复配体系的临界胶束浓度(cmc)较单一组分低得多,并随1227摩尔分数的增加而降低,当1227的摩尔分数达0.5时,cmc最低,比单一表面活性剂的cmc低2个数量级;并且混合胶束和混合吸附层中的分子相互作用较强,混合胶束和混合吸附层中阴阳离子表面活性剂的摩尔比接近1∶1;2种复配体系均具有比单一阴离子表面活性剂更好的泡沫、润湿和乳化性能。     

Gemini表面活性剂黏弹性流体的流变性研究

C16-4-C16阳离子Gemini表面活性剂在NaCl和NaSal两种盐的作用下,可以形成蠕虫状胶束的黏弹性流体。采用流变仪研究了浓度、温度、剪切速率、剪切时间等因素对该流体黏度的影响,结果表明,2wt%的C16-4-C16流体在120℃下的零剪切黏度仍可达60mPa·s以上,而在80℃、170s~(-1)下剪切2 h黏度维持160mPa·s基本不变,说明该流体具有较强的耐温耐剪切性。触变实验的结果清楚地显示出该流体在不同的剪切作用下,蠕虫状胶束的形成与破坏是个可逆的过程。蠕虫状胶束间相互缠绕形成的网络结构,使流体具备了优异的黏弹性,高频有利于胶束储存能量,展现弹性形变;随着温度的升高,体系由弹性为主逐渐转变成了黏性较高的黏弹体,在60℃下黏性和弹性相当,展现了理想的Maxwell黏弹性流体的行为。     

十六烷基三甲基溴化铵/油酸钠混合体系蠕虫状胶束流变性研究

阴、阳离子表面活性剂之间强烈的相互作用利于形成自由弯曲的蠕虫状胶束。本文利用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和阴离子表面活性剂油酸钠(NaO A)制备了CTAB/NaO A蠕虫状胶束,研究了两表面活性剂的混合比和表面活性剂总浓度的变化对蠕虫状胶束体系稳态流变性及动态黏弹性的影响。结果表明,蠕虫状胶束在剪切过程中的解缠、拟网状结构的破坏以及最终沿剪切速度方向取向等是蠕虫状胶束产生剪切稀释特性的原因。两表面活性剂的混合比和表面活性剂总浓度的变化导致表面活性剂之间的静电作用、疏水作用发生较大的变化,最终引起体系内部表面活性剂聚集体形态的差异。体系内蠕虫状胶束长度、体系结构复杂程度、蠕虫状胶束形成的网络结构的致密度等都影响着体系的流变行为。在混合比R=3.6、总浓度cT=0.24 mol/L时,体系中蠕虫状胶束最长,网络结构最为紧密,体系的零剪切黏度达到最大值。表面活性剂浓度一定时,混合比的提高有助于蠕虫状胶束的定向生长,弛豫时间τR和储能模量高频区平台模量G0提高,R=3.6时两者皆达到极大值,此后由于蠕虫状胶束的分枝化及(或)胶束破裂导致τR及G0下降。在表面活性剂混合比一定(R=3.6)时,表面活性剂浓度的提高利于蠕虫状胶束的增长或者分枝化,增加了胶束网络结构缠绕(融合)点的密度,导致G0逐渐增大。Cole-Cole图证实本文研究的蠕虫状胶束体系是符合Maxwell模型的线性黏弹性流体。