Gemini两性表面活性剂的合成及其在水煤浆中的应用研究

合成了不同碳链长度的双子两性表面活性剂(C_n-B-C_n,n=8,16),研究了C_n-B-C_n碳链长度对水煤浆性能的影响,使用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了C_n-B-C_n在煤水界面的吸附。结果表明,比C_8-B-C_8双子两性表面活性剂,长链的C_(16)-B-C_(16)双子两性表面活性剂在煤表面的吸附性能更佳,具有更为优良的分散性,当C_(16)-B-C_(16)用量为0. 6%时,改性后的煤样成浆浓度最高可达63%以上。     

羧酸盐双子表面活性剂溶液黏度行为研究

在合成系列羧酸盐双子表面活性剂的基础上,采用MR301界面流变仪考察了质量分数、分子结构(疏水链长度及联接基碳数)、温度、剪切速率、无机盐对羧酸盐双子表面活性剂溶液黏度的影响,并用扫描电镜(SEM)观察其胶束微观结构。黏度测试结果表明,疏水链碳数(10≤m≤16)越多,羧酸盐双子表面活性剂增稠能力越强,溶液黏度突变所需活性剂质量分数越小;疏水链碳数(m=16)相同,联结基碳数(s=2、3、4)增加,其增稠能力越强,耐温性越好;随着无机盐质量分数的增加,羧酸盐双子表面活性剂DC 16-2-16溶液黏度先升高后降低,离子强度越强的无机盐其最佳加量越小;微观结构检测的SEM图证实了增长疏水链长度可以促进羧酸盐双子表面活性剂溶液中的胶束从线形向网状转变。     

吗啉双子表面活性剂的性能研究

通过对新型阳离子双子表面活性剂α,ω-二(烷基吗啉鎓)烷烃的性能测定,研究了表面活性剂结构中疏水基和连接基碳链长度对表面性能、润湿性能、泡沫性能以及乳化性能的影响,确定了产物结构与其性能的关系.结果表明,α,ω-二(烷基吗啉鎓)烷烃双子表面活性剂的表面张力、泡沫性能以及乳化性能均优于其相应单子表面活性剂,润湿性能单子表面活性剂要比双子表面活性剂好;双子表面活性剂中,疏水基相同时,缩短连接基,表面活性剂的性能更优;连接基相同时,缩短疏水链,表面活性剂性能下降.     

N-酰基苯丙氨酸钠表面活性剂的合成和性能研究

以十二酰氯、十四酰氯、十六酰氯和苯丙氨酸为原料,肖顿鲍曼法合成了3种不同碳链长度的N-酰基苯丙氨酸钠表面活性剂:N-十二酰基苯丙氨酸钠(C_(12)PheNa)、N-十四酰基苯丙氨酸钠(C_(14)PheNa)和N-十六酰基苯丙氨酸钠(C_(16)PheNa)。通过红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(~1H NMR)对产物的结构进行了表征。考察了三种表面活性剂的表面活性、泡沫、乳化、润湿性能。结果表明,随着碳链长度的增加(C_(12)～C_(16)),N-酰基苯丙氨酸钠表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)由0.15 mmol/L减少至0.02 mmol/L,对应的表面张力(γ_(cmc))由34.56 mN/m降低至31.52 mN/m;随着烷基碳链的增长,乳化性能越好,润湿性能越差;起泡性能随着烷基链的增加呈现先增加后减少,泡沫稳定性随着烷基链的增加而增加。     

N-酰基苯丙氨酸钠表面活性剂的合成和性能研究

以十二酰氯、十四酰氯、十六酰氯和苯丙氨酸为原料,肖顿鲍曼法合成了3种不同碳链长度的N-酰基苯丙氨酸钠表面活性剂:N-十二酰基苯丙氨酸钠(C_(12)PheNa)、N-十四酰基苯丙氨酸钠(C_(14)PheNa)和N-十六酰基苯丙氨酸钠(C_(16)PheNa)。通过红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(¹H NMR)对产物的结构进行了表征。考察了三种表面活性剂的表面活性、泡沫、乳化、润湿性能。结果表明,随着碳链长度的增加(C_(12)～C_(16)),N-酰基苯丙氨酸钠表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)由0.15 mmol/L减少至0.02 mmol/L,对应的表面张力(γ_(cmc))由34.56 mN/m降低至31.52 mN/m;随着烷基碳链的增长,乳化性能越好,润湿性能越差;起泡性能随着烷基链的增加呈现先增加后减少,泡沫稳定性随着烷基链的增加而增加。     

阴离子低聚表面活性剂吸附影响因素研究

采用浓度差减法研究了阴离子双子表面活性剂AK1048在含油石英砂上的吸附,考察了温度、盐度以及pH值等对其吸附特性的影响,发现随着表面活性剂体系盐度的增加,AK1048吸附量减小;随着pH值的增加,吸附趋势变化不明显;温度升高,GA 8-4-8吸附量减小;疏水基碳链长度越长,吸附量越大。上述结论为阴离子双子表面活性剂在三次采油领域的应用提供必要的理论支撑与指导。     

非离子表面活性剂对氧化煤吸附及浮选行为的影响

为提高细粒氧化煤表面疏水性,改善浮选效果,选取了三种含有不同疏水尾链的非离子表面活性剂:C_(12)EO_(15),AC-1215,NPEO_(15),考查了初始质量浓度和吸附时间对三种表面活性剂在氧化煤表面吸附量的影响,结合FTIR和浮选实验,对比了三者在氧化煤表面的吸附差异.结果表明,疏水尾链结构对非离子表面活性剂在氧化煤表面的吸附效果有重要影响.在实验质量浓度范围内,随着三种溶剂质量浓度增大,氧化煤对溶剂的吸附量及精煤产率均提高;C_(12)EO_(15)可以显著增强氧化煤表面疏水性,浮选精煤产率由49.39%升至84.83%;NPEO_(15)次之,精煤产率最高可达81.14%;AC-1215的吸附效果一般,精煤产率最高可达58.58%.     

羟基和酯基型Gemini双季铵盐表面活性剂在煤沥青表面的润湿特性

以自制的羟基和酯基型Gemini双季铵盐表面活性剂为研究对象,在考察其表面活性的基础上,进一步研究了表面活性剂在煤沥青表面的润湿性。研究表明,羟基型Gemini表面活性剂在煤沥青表面的接触角随疏水链长度的增长呈先减小后增大趋势,其中C_(12)-OH在煤沥青表面的润湿效果最好;对于m-n-m酯基型Gemini表面活性剂而言,接触角随疏水链长度的增长而降低。当疏水链长度一定时,m-6-m在煤沥青表面的润湿效果比m-2-m好。在一定浓度范围内,C_(10)-OH、C_(12)-OH和12-2-12 3种Gemini表面活性剂的表面张力与其在煤沥青表面黏附张力呈线性关系。煤沥青表面的Zeta电位随Gemini表面活性剂浓度的增大呈先增大后趋于平稳的趋势。     

叔胺基CO2开关表面活性剂的合成及性能研究

以不同碳链长度的脂肪酸(n=12,14和16)和N,N-二甲基-1,3-丙二胺为原料合成了系列长链脂肪酰胺叔胺C_nAMPM。通过核磁共振氢谱和电导率实验证实了其CO_2开关响应性能。研究发现:通入CO_2后,CnAMPM表现出表面活性剂特征,随着碳链长度增加,cmc线性降低,发泡性能、乳化正庚烷的能力和在标准帆布上的润湿性能也相应下降。通入N_2后,发泡力大幅度降低;C_(12)AMPM的乳化性能较好,润湿性能好于另外2种;而C_(14)AMPM和C_(16)AMPM的乳化能力和润湿能力均较差。     

双子表面活性剂疏水链对油水界面行为的影响

双子表面活性剂(Gemini surfactants)已经被认为是传统的单子表面活性剂的新型替代品。然而,双子表面活性剂对油水界面影响的微观机制还没有被充分理解,通过构建了具有不同疏水链长度的双子表面活性剂并利用耗散粒子动力学(DPD)模拟研究了双子表面活性剂对油水界面行为的影响,研究结果表明,双子表面活性剂的表面活性随着疏水链长度的增加而增加,这也促使油水界面从层状转变为乳状液滴形态。温度的上升有利于降低油水界面张力使混合体系转变为乳液状态。表面活性剂疏水尾链和油珠之间的相互作用随着疏水尾链长度的增加而增加。     

糖基双子阳离子表面活性剂与十二烷基硫酸钠复配性能研究

测定了糖基双子阳离子表面活性剂(SGCS)与十二烷基硫酸钠(K_(12))复配体系的稳定性和表面性能。由实验结果可知,在宽的复配范围内不同碳链长度的SGCS与K_(12)均有良好的复配稳定性;C_(14)-SGCS/K_(12)复配体系表现出明显的协同增效作用,当n(C_(14)-SGCS)∶n(K_(12))为3∶5时复配溶液临界胶束浓度(cmc)、cmc时的表面张力(γ_(cmc))和降低表面张力的效率(pc_(20))分别为1.1×10~(-5) mol/L、23.69 mN/m和5.48,均明显优于C_(14)-SGCS和K_(12)自身的表面性能。     

阴离子双子表面活性剂分子结构对其溶液黏度的影响

用流变仪考察了分子结构对阴离子双子表面活性剂溶液黏度的影响,并用SEM观察了其溶液微观结构变化,探讨了其对溶液黏度影响的机理。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,即羧酸盐磺酸盐硫酸酯盐;当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,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溶液黏度大于DC16-2-16。微观结构表明:间隔基团碳数增大,DS18-s-18溶液胶束结构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。     

糖基双子阳离子表面活性剂杀菌性能

利用抑菌圈法对糖基双子阳离子表面活性剂(SGCS)和糖基阳离子表面活性剂(SCS)对大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌的抑菌性能进行了评价。SGCS的抑菌性能优于SCS;抑菌圈随着SGCS碳链增长先增大后变小,C_(12)-SGCS具有较佳的抑菌性能。C_(12)-SGCS和C_(12)-SCS对硫酸盐还原菌(SRB)、铁细菌(FEB)、腐生菌菌群(TGB)、E.coli和禾谷镰刀菌的杀菌性能表明,C_(12)-SGCS的杀菌性能优于C_(12)-SCS,当C_(12)-SGCS的质量浓度为15 mg/L时对SRB,FEB和TGB的杀菌率均超过99%。SGCS抑菌杀菌更广谱高效,具有良好的应用前景。     

高效驱油表面活性剂的制备与应用研究

以丁二酸酐、2-[2-(二甲基氨基)乙氧基]乙醇和溴代十六烷(C_(16)H_(33)Br)为原料,合成了一种酯基型Gemini双季铵表面活性剂(简称为GS16-EEG-16)。采用红外光谱(FT-IR)和核磁共振光谱(1H-NMR)对产物结构进行表征。复配得到最终配方为8 g SAS-60、3 g 6501、3 g吐温80和0.6 g GS16-EEG-16。性能测试结果表明,随着复配体系中GS16-EEG-16质量的增加,表面活性剂越易聚集缔合成胶束。0.6 g双子加量的表面活性剂复配体系乳化系统中,油/水分离时间达到96 min,且在聚四氟乙烯板(简称PTFE)上的接触角为63°,说明其具有很好的乳化性能和润湿性能。0.6 g双子加量的表面活性剂复配体系仅用28 min便可将油/水界面张力降低至1.9×10~(-3)mN/m,最终驱油效率达52.5%。     

复配表面活性剂-模拟油-水体系的界面张力研究

在45℃下测定了不同类型表面活性剂(阴离子、阳离子和非离子表面活性剂以及高分子双子表面活性剂、非对称两性双子表面活性剂)与煤油-水体系的界面张力,发现非离子表面活性剂效果最好,界面张力可达0.690 m N/m。采用聚乙二醇辛基苯基醚与其他类型的表面活性剂进行两两复配,考察复配表面活性剂的种类、质量比、总质量浓度对模拟油-水体系界面张力的影响。发现聚乙二醇辛基苯基醚与非对称两性双子表面活性剂C15EC-S-C16以质量比7∶3进行复配,总质量浓度为50 g/L时,界面张力达到0.024 m N/m。     

双癸基二甲基羧酸铵反离子碳链长度对其表面活性和应用性能的影响

通过对不同反离子碳链长度(n=2,4,6,8,10,12)的双癸基二甲基羧酸铵的表面活性及泡沫性能、乳化性能和润湿性能进行测定,探讨反离子碳链长度对季铵盐表面活性剂的表面活性及应用性能的影响。结果表明:随着反离子碳链长度(n=2,4,6,8,10,12)的增加,双癸基二甲基羧酸铵的表面活性逐渐增强,其临界胶束浓度(cmc)逐渐减小,最低表面张力(γcmc)先降低后升高,当反离子碳链长度n=10时,γcmc达到最低,降低水表面张力20 m N/m的效能(pc20)逐渐增大,饱和吸附量(Гtotal)逐渐增大,单个分子占有面积(Am)逐渐减小;泡沫性能和乳化性能均随着反离子碳链长度的增加先增强后减弱;润湿性能随着反离子碳链长度的增加而逐渐增强。     

二烷基乙氧基硫酸钠阴离子双子表面活性剂的合成及其表面活性

为研究阴离子双子表面活性剂结构与表面活性的关系,以不同碳链的脂肪醇、环氧氯丙烷、不同的二醇等为原料,通过三步反应合成出一种间隔基为乙氧基的阴离子双子表面活性剂二烷基硫酸钠,得到不同长度碳链和间隔基的4种双子表面活性剂,同时对部分合成条件进行了优化,确定了烷基单缩水甘油醚所用催化剂为苄基三乙基氯化铵以及烷基低聚二醇的最佳反应温度为80℃。核磁共振氢谱和傅立叶变换红外光谱证实了它们及其中间产品的结构。部分产品最小表面张力低于30 mN/m,临界胶束浓度低于0.1 mmol/L,具有良好的表面活性。实验表明,随着碳链的增长和间隔基长度的增加,其CMC降低,间隔基长度的增加使am in变大,但其γCMC变化不大。     

复合改性膨润土的制备及吸附苯胺的特性

选用不同碳链长度及不同类型的表面活性剂与聚合羟基铝对膨润土进行复合改性,表明长碳链表面活性剂制备的复合改性样品相对于短碳链表面活性剂制备的复合改性样品对苯胺有较好的吸附效果,阴离子表面活性剂制备的复合改性样品比阳离子表面活性剂制备的复合改性样品对苯胺有更好的吸附效果。采用正交试验得到的最优复合改性样品吸附苯胺,表明样品对苯胺的吸附符合准二级动力学模型(R2≈1),粒内扩散并不是控制吸附的惟一限速步骤,Freundlich等温线模型比Langmuir等温线模型更适合描述吸附过程,吸附过程为吸热物理过程(△Hθ=9.39 k J·mol-1)。     

书讯

<正>《双子表面活性剂研究与应用》(作者:唐善法)定价:29元本书系统介绍了双子表面活性剂的结构特征、应用前景及发展趋势;双子表面活性剂的合成研究;双子表面活性剂物理化学性能研究,包括表/界面张力,吸附、乳化、润湿、起泡性能,增溶作用;双子表面活性剂溶液流变性能研究;双子表面活性剂在油气开采领域的应用研究等。本书可供石油、化学化工、胶体与界面化学等领域研究人员及现场技术人员等参考,也可作为相关研究领域研究生教学参考用书。