十四烷基三甲基溴化铵蠕虫状胶束的形成及其线性黏弹性

以阳离子表面活性剂十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)溶液作为反应主剂,油酸钠(NaOA)溶液作为反应助剂,制备得到了TTAB/NaOA蠕虫状胶束,并研究了表面活性剂摩尔比、主剂质量分数对蠕虫状胶束线性黏弹性的影响。结果表明,当主剂TTAB与助剂NaOA的摩尔比为2.6∶1～4.6∶1,TTAB质量分数在7%～16%之间时,溶液中均有蠕虫状胶束形成。当主剂TTAB与助剂NaOA的摩尔比为4.2∶1,TTAB质量分数为14%时,零剪切黏度可达到最大值即为η₀=15 324 mPa·s,且溶液体系的平台模量G₀和弛豫时间τ_R也达到最大值,此时溶液体系中蠕虫状胶束长度最长,网络结构最为紧密,并呈现出良好的线性黏弹性。由上述溶液体系的实际Cole-Cole图表明本文探讨研究的蠕虫状胶束体系是符合麦克斯韦模型的线性黏弹性流体。     

蠕虫状胶束溶液组成对其黏弹性影响

用阳离子表面活性剂十八烷基三甲基溴化铵(STAB)作为主剂,水杨酸钠(NaSal)/碳酸钠(Na_2CO_3)、油酸钠(NaOA)作为助剂,制备蠕虫状胶束溶液,研究组分摩尔比及助剂种类对蠕虫状胶束流变特性的影响。结果表明,溶液总质量分数为3.3%,STAB与助剂摩尔比R在2.2~2.6时,两个体系均形成了蠕虫状胶束。助剂为NaSal/Na_2CO_3,R=2.4时体系形成的胶束最长;助剂为NaOA,R=2.6时体系形成的胶束最长,数目最多。摩尔比相同时,STAB/NaOA溶液黏弹性更好。由溶液的实际模量所得Cole-Cole图在低频及中频时为半圆形,说明所制备的2种溶液均为符合麦克斯韦模型的黏弹性流体。     

环保型MES粘弹性胶束溶液的流变性

用流变学方法研究了可生物降解阴离子表面活性剂脂肪酸甲酯磺酸钠（MES）在NaCl溶液中从球状胶束转变成蠕虫状胶束的生长过程,分析了两性表面活性剂十二烷基甜菜碱（BS-12）对MES胶束溶液流变行为的影响机制。首先,测量了MES粘弹性胶束体系剪切粘度（η）和剪切速率的关系,得到零剪切粘度（η0）;然后由动态振荡实验,得到复合粘度｜η＊｜、动态模量（储能模量G＇、损耗模量G″和结构松弛时间τs）等物理量;应用Cox-Merz规则和Cole-Cole图,证实了MES（3.0%～5.0%）/NaCl（3.0%～5.0%）/BS-12（0.5%～0.9%）体系形成蠕虫状胶束,且蠕虫状胶束的动态粘弹性在MES（3.5%～5.0%）/NaCl（3.5%～5.0%）/BS-12（0.5%～0.9%）范围是符合Maxwell模型的线性粘弹性流体。     

一种胺基型阳离子表面活性剂的合成及其溶液性能研究

该文以2-氯乙胺盐酸盐和十八烷基叔胺为原料,合成了一种胺基型阳离子表面活性剂——N-十八烷基-N,N’-二甲基-乙基-1,2-胺,通过IR和1HNMR对其结构进行了确证,并得到了优化的合成条件：物料比nb/na 为1.20,反应温度为70 oC,反应时间为7 h,pH为7。此外,采用电导法测定了该种表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)随着pH的降低而减小。该表面活性剂在NaSal质量百分浓度为1%条件下,能形成蠕虫状胶束。流变性能测试表明,体系具有蠕虫状胶束的剪切稀释性特征和凝胶特性,同时具有pH响应,能在酸性条件下增黏,是一种智能型蠕虫状胶束体系。     

一种胺基型阳离子表面活性剂的合成及其溶液性能

该文以2-氯乙胺盐酸盐和十八烷基叔胺为原料,合成了一种胺基型阳离子表面活性剂——N-十八烷基-N,N'-二甲基-乙基-1,2-胺。通过IR和1HNMR对其结构进行了确证;并得到优化的合成条件为:物料比nb/na为1.20,反应温度为70℃,反应时间为7 h,p H=7。采用电导法测定不同p H下该表面活性剂的临界胶束浓度(CMC),发现CMC随着p H的降低而减小。该表面活性剂在Na Sal溶液质量分数为1%时,能形成蠕虫状胶束。流变性能测试表明,体系具有蠕虫状胶束的剪切稀释性特征和凝胶特性,同时具有p H响应,能在酸性条件下增黏,是一种智能型蠕虫状胶束体系。     

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。     

CO2/N2-紫外光双重响应蠕虫状胶束制备

通过N,N-二甲基十二烷基胺（DMA）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）以及肉桂酸钠（CA）构建了一种具有CO₂/N₂-紫外光双重响应的蠕虫状胶束体系。研究发现DMA、CTAB、CA组成的体系黏度较低,不能形成蠕虫状胶束,向上述体系中引入CO₂后会引起DMA的质子化,从而导致表面活性剂分子在体系中的排列方式发生改变并形成蠕虫状胶束。在通入N₂后蠕虫状胶束会可逆地转变为球状胶束。进一步研究发现,由于CA可以在紫外光的照射下实现反式结构与顺式结构的转变,对已经形成的蠕虫状胶束体系照射紫外光也可以形成黏度较低的球状胶束。     

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。     

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。     

表面活性剂聚集体的流变性质

以流变学基础知识为出发点，系统综述了胶束、微乳液，溶致液晶（层状、六角状、立方状），囊泡、虫状胶束等表面活性剂聚集体的流变性质及其剪切诱导结构转变现象的研究现状，总结了自流变性质的特点和理论模型，对具有黏弹性的表面活性剂活性剂聚集体进行了较为详细的论述，胶束稀溶液和微乳液多为牛顿流体；溶致液晶为非牛顿流体，有应力服价值和较高的黏弹性，囊泡的弹性性质比较突出，；虫状胶束体系具有非线性黏弹性，易形成网络结构；层状液晶、囊泡和虫状胶束等结构在剪切作用下能发生变化。这些结论对指导表面活性剂的研究和应用有重要意义。     

表面活性剂蠕虫状胶束缔合体系研究进展

介绍了表面活性剂蠕虫状胶束体系的研究进展情况,包括蠕虫状胶束的生长,稀溶液向亚浓溶液的过渡、粘弹体系的动态特性和非线性粘弹性以及剪切诱导粘弹性。     

表面活性剂的性能与应用(Ⅷ)——表面活性剂的蠕虫状胶束及其应用

首先简单介绍了表面活性剂蠕虫状胶束的结构和形成,列出了常见的表面活性剂蠕虫状胶束体系,重点阐述了蠕虫状胶束的基本性质和常用的研究手段,最后着重综述了表面活性剂蠕虫状胶束在采油领域的应用。     

一种氧化胺表面活性剂pH响应蠕虫状胶束流变行为研究

利用流变学方法研究了不同pH条件下两性表面活性剂α-羧基十三烷基二甲基氧化胺(CTAO)在水溶液中的聚集行为。实验结果表明,在温度25~60℃区间内,浓度范围为55~125 mmol/L,溶液pH=6.0~6.7时,无需任何添加剂CTAO水溶液即可形成蠕虫状胶束,其流变行为符合Maxwell模型,零剪切黏度最高可达26.5 Pa·s。在溶液pH7的条件下,分子在溶液中的存在形式发生改变,分子间作用的斥力增加,蠕虫状胶束转变为球状胶束,其黏度接近于水,零剪切黏度约是pH=6.2时的1/4 000。该pH响应蠕虫状胶束体系仅由CTAO溶于水形成,其相变pH范围窄,具有制备容易、体系简单、流变性能变化显著的特点。     

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。     

温度和剪切协同作用对十六烷基三甲基氯化铵溶液表观黏度的 影响

深入研究表面活性剂的流变特性，对于理解湍流减阻机理和改进制药、化工等领域的产品质量具有重要意义。本文研究了相同升温速率、不同剪切速率以及相同剪切速率、不同升温速率对阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）溶液表观黏度的影响。研究表明：当温度较低时，剪切速率对表面活性剂溶液表观黏度的影响起主导作用；随着温度的升高，高温对胶束的影响增强导致溶液在高温处出现剪切稀化现象。当浓度为0.3125mmol/L时，溶液临界温度随剪切速率的升高保持恒定；但当浓度升高至0.6250～1.2500mmol/L时，在高温和高剪切的作用下，黏度曲线出现“平台”和短暂的增稠现象。对于中等浓度表面活性剂溶液，浓度升高导致蠕虫状胶束出现分支并抑制了“平台”的产生；随着升温速率的增大，胶束结构的响应时间滞后于升温速率，但当γ=150s^?1时，滞后效应减弱，高剪切对胶束结构的破坏占主导作用。     

简述离子表面活性剂构筑蠕虫状胶束的研究现状

粘弹性蠕虫状胶束具有特殊的微观结构,其流变性能在不同领域具有重要的应用。本文介绍了表面活性剂构筑的蠕虫状胶束的结构特点、应用及研究现状。传统离子表面活性剂构筑蠕虫状胶束通常需要一些外加作用,Gemini表面活性剂因其结构优势,可以自身形成蠕虫状胶束。     

水相和特殊介质中有序聚集体的结构、性质和应用(Ⅱ)——表面活性剂蠕虫状胶束

综述了近来关于表面活性剂蠕虫状胶束相态、平衡状态和动态的理论和实验结果以及应用冷冻蚀刻电镜照片直接观察到其结构。在一定条件下,表面活性剂在溶液中能可逆地缔合成为一种长的、有柔性的、甚至网状的蠕虫状胶束。它们具有类似柔软的高聚物溶液的线性黏弹性质,然而蠕虫状胶束经历裂解和再组合过程而表现复杂的流变性。最后介绍了蠕虫状胶束在油田、减阻剂和日用化工等方面的应用。     

pH对油酸钠/盐酸三乙胺蠕虫状胶束流变性质的影响

用流变学方法研究了pH对油酸钠/盐酸三乙胺(NaOA/Et3NHCl)蠕虫状胶束溶液流变性质的影响。通过稳态剪切和动态流变实验发现,30℃时,NaOA(0.12 mol/L)/Et3NHCl(0.2 mol/L)溶液在pH=8.20~9.40循环变化时,pH对溶液黏度的改变具有"开关"效应,可实现黏度在3~27 649 mPa·s时反复变化3次以上。体系在pH=8.55~9.02时为蠕虫状胶束,其流变行为符合Maxwell模型。这种溶液流变性对pH的响应行为是由于pH对反离子Et3NH+与NaOA的相互作用影响而产生的。当pH降低时,反离子Et3NH+的离子势增大,导致胶束表面电荷密度降低,蠕虫状胶束进一步增长。当pH=8.64,胶束因相互吸引而析出。而在初始条件下,升高pH=9.40,反离子Et3NH+从胶束中解吸出来,蠕虫状胶束受到破坏。     

NaSal/NaCl诱导阳离子蠕虫状胶束的形成及流变性研究

以阳离子三联表面活性剂双(2-羟基-二亚甲基醚)-α,ω,γ-三(十六烷基二甲基氯化铵)(TrimerC16)为主剂,水杨酸钠(Na Sal)为有机反离子,氯化钠(Na Cl)为无机反离子,制备了阳离子蠕虫状胶束体系。利用电导率-表观黏度法研究了TrimerC16的相行为,考察了不同有机反离子Na Sal、苯甲酸钠(Na BENZ)及甲酸钠(Na FM)对TrimerC16克拉夫特温度(Tk)的影响,通过动态流变手段研究了TrimerC16/Na Sal/Na Cl的流变行为,并采用表观黏度法考察了温度(T)及剪切时间(ts)对该体系表观黏度(ηa)的影响。结果表明:TrimerC16的临界囊泡浓度(CVC)为0.015 mmol?L?1,临界胶束浓度为0.042mmol?L?1;三种有机反离子对TrimerC16的Tk影响大小顺序为:Na SalNa BENZNa FM;剪切速率(r′)为100 s?1时,TrimerC16/Na Sal/Na Cl体系的黏度仍高达70 m Pa·s;T=100℃时,转速为50 r?min?1下,TrimerC16/Na Sal/Na Cl体系的ηa为61.8 m Pa?s,而同一测试条件下,相同摩尔浓度的单链表面活性剂胶束体系的ηa已接近水的黏度。TrimerC16/Na Sal/Na Cl蠕虫状胶束体系耐较高温、耐剪切且破胶彻底。     

基于“lock-in”效应的阳离子三联表面活性剂蠕虫状胶束流变性能

以三联阳离子表面活性剂双(2-羟基-二亚甲基醚)-α,ω,γ-三(十六烷基二甲基氯化铵)(16-4(OH)-16-4(OH)-16)在水杨酸钠(NaSal)及氯化钠(NaCl)作用下形成的蠕虫状胶束为研究对象,向该体系中增溶苯乙烯(S_t)引发聚合,探讨了聚合前后胶束溶液的流变性能。通过表观黏度法研究了16-4(OH)-16-4(OH)-16/NaSal/NaCl及十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)/NaSal两种体系聚合后溶液的耐温(T)及耐剪切性,并利用流变测试对16-4(OH)-16-4(OH)-16/NaSal/NaCl体系增溶S_t聚合前后溶液性能进行了表征。结果表明:CTAB/NaSal胶束体系中S_t最佳增溶量为0.05 g,T=100℃或剪切90 min,聚合后溶液表观黏度(η_a)分别为66.9、15.5 mPa·s;而16-4(OH)-16-4(OH)-16/NaSal/NaCl胶束中S_t 最佳增溶量为0.10 g,T=100℃且连续剪切90 min后,聚合后溶液的η_a 始终维持在99.1 mPa·s,该体系聚合后稳态模量(G₀)高于未增溶S_t体系,由此说明蠕虫状胶束内S_t聚合物链可以产生对其微结构的“lock-in”效应。