支链醇醚磺酸盐与两性Gemini表面活性剂的溶液性质研究

目的以支链醇醚TEO、1,3-丙烷磺酸内酯为原料合成了支链醇醚磺酸盐TEOS,测定了支链醇醚TEO、TEOS及两性Gemini表面活性剂GCS12在蒸馏水中的临界胶束浓度(cmc)及临界胶束浓度下的表面张力(γ_cmc),进行支链醇醚磺酸盐与两性Gemini表面活性剂的溶液性质研究。方法评价了醇醚磺酸盐TEOS与GCS12复配体系的表面活性,并对两者之间的相互作用进行研究,同时也研究了二元复配体系与长庆原油的界面活性。结果合成的醇醚磺酸盐质量分数达96.5%,耐盐性好;TEO、TEOS、GCS12在蒸馏水中cmc分别为0.05 mmol/L、0.40 mmol/L和0.05 mmol/L,γ_cmc分别为26.02 mN/m、34.58 mN/m和25.27 mN/m;溶液热力学理论研究表明TEOS与GCS12具有明显降低混合溶液临界胶束浓度的中等相互作用;60 ℃下,用模拟地层水配制的混合溶液在n(TEOS)︰n(GCS12)=3︰1时达到最低的界面张力,加盐200 g/L时,界面张力为0.021 mN/m。结论支链醇醚磺酸盐与两性Gemini表面活性剂的混合体系具有较好的耐温耐盐能力和较高的界面活性,为驱油表面活性剂的开发提供了技术支持。      

低聚阳离子表面活性剂的结构及性能

以甲醛水溶液、碘甲烷以及烷基伯胺为原料合成了疏水基链长不同的3种三聚型阳离子表面活性剂——1,3,5-三(十二(或十四、十六)烷基)-1,3,5-六氢三嗪碘化铵盐,记作B12、B14、B16,同时对其性能进行了研究。实验结果表明:所合成的低聚阳离子表面活性剂B12、B14、B16具有低的临界胶束浓度Ccmc值(分别为3.91×10-4mol/L、5.98×10-4mol/L和5.57×10-4mol/L)和较低的临界表面张力γcmc值(分别为30.63 mN/m、45.79mN/m和50.99 mN/m);而十二烷基三甲基氯化铵的Ccmc值和γcmc值分别为1.2×10-2mol/L和39.0 mN/m。所合成表面活性剂与十二烷基三甲基氯化铵相比具有更高乳化能力。在同系表面活性剂中,随着疏水碳链的增长,其降低表面张力的能力减弱,乳化性能增强,泡沫性能减弱。     

磺基两性Gemini表面活性剂的合成及溶液性能

以N,N′-二甲基乙二胺和溴代十二烷为原料合成中间体叔胺,再以叔胺和1,3-丙烷磺内酯合成磺基甜菜碱型Gemini两性表面活性剂1,2-双[N-甲基-N-十二烷基-N-磺丙基]乙二胺甜菜碱(GBS12),通过红外光谱、核磁共振和元素分析方法对合成产物的结构进行了表征。测定了两性Gemini表面活性剂水溶液的表面张力和临界胶束浓度(cmc)。探讨了无机盐对磺基GBS12溶液的临界胶束浓度(cmc)及表面张力的影响,考察了两性表面活性剂GBS12与阴离子表面活性剂间SDS的协同效应,测试了GBS12在砂岩上的吸附性能。实验结果表明,GBS12产物纯度高,其水溶液的cmc为0.05mmol/L,对应的γcmc为24.84mN/m。加入无机盐对降低两性Gemini表面活性剂的cmc和γcmc作用较小,相比而言,二价盐比一价盐对两性表面活性剂的活性影响程度要大。两性表面活性剂与阴离子活性剂SDS之间有较好的协同作用。固液比为30∶1时,GBS12在35～65℃吸附平衡时间为12h,吸附量随温度上升而下降,1.2mmol/L的GBS12在45℃的吸附量为4.845mg/g。     

CHSB/BABS复配表面活性剂驱油体系性能研究

本文通过研究支链烷基苯磺酸钠(BABS)和椰油酰胺丙基羟磺甜菜碱(CHSB)按不同质量比复配所得表面活性剂体系的临界胶束浓度(c_(cmc))和平衡表面张力(γ),得到该复配体系最佳质量比为3:7,该配比下复合表面活性剂的c_(cmc)为0.0513g/L、γ_(cmc)为26.4mN/m。进而以该复配体系为表面活性剂、不同链长的醇为助表面活性剂、氯化钠为盐组分以及原油含量2%的模拟油为油相进行拟三元相行为研究,利用winsor相图和电导率扫描法探究了氯化钠、正丁醇与表面活性剂浓度对体系相态的影响。结果表明:随着氯化钠浓度的增加,体系经历了WinsotⅠ经WinsorⅢ到winsorⅡ型微乳液的转变;正丁醇浓度增加会导致体系从WinsorⅢ到winsorⅡ型微乳液的转变;表面活性剂浓度增加则会导致体系从WinsorⅢ到WinsorⅠ型微乳液的转变。中相微乳液形成的最佳条件为:氯化钠浓度0.5~1.5 mol/L、正丁醇加量介于0~2.2%、表面活性剂加量介于0.5%~8%。在该条件下,原油、水之间的界面张力在短时间内可以达到10~(-3)mN/m数量级,满足驱油剂的使用要求。     

N,N′-乙撑双[乙基十二烷基对苯磺酸(钠)溴化铵]的合成与性能

以无水对氨基苯磺酸、1,2-二溴乙烷、溴代十二烷为主要原料合成了N,N′-乙撑双[乙基十二烷基对苯磺酸(钠)溴化铵](HYZ)。采用红外光谱和核磁共振氢谱测试技术对目标产物结构进行了表征。该目标产物的临界胶束浓度(cmc)为5.0×10-4 mol/L,γcmc为23.5mN/m。HYZ与阴离子型表面活性剂SDS和阳离子表面活性剂DTAB复配均可产生良好的协同效应。     

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...     

磺酸盐Gemini表面活性剂的合成及其协同作用

以十二胺和二溴乙烷为原料合成双长链二胺,再与丙烷磺内酯反应经中和后得到磺酸盐型Gemini表面活性剂(C12GS)。运用TLC对反应进程进行了监测,并对文献中的重结晶剂进行了改进。用1 H NMR对中间产物双链二胺和最终产物进行了结构表征。测定了Gemini磺酸盐表面活性剂水溶液的表面张力和临界胶束浓度,探讨了Gemini磺酸盐表面活性剂产物与同样疏水碳数的阳离子Gemini表面活性剂(C12GC)在蒸馏水和0.5%NaCl中的相互作用以及盐对表面张力的影响。实验表明:合成的Gemini表面活性剂临界胶束浓度cmc为0.045mmol/L;产物与C12GC有较好的协同作用,混合体系中两种物质浓度相差越大,阴阳离子Gemini表面活性剂协同作用就越强,两者含量逐渐接近,协同作用减弱;C12GS较易进入混合胶团中,盐的加入会促使阴阳离子Gemini表面活性剂混合溶液的表面张力下降,cmc略有上升,同时二者之间的协同作用下降。     

烷基苯磺酸盐/环烷基石油磺酸盐复配增效机制分析

测定了烷基苯磺酸盐（KPS）与环烷基石油磺酸盐（HABS-16）不同复配比下的临界胶束浓度与表面张力,考察了不同浓度下复配表面活性剂溶液的增溶量,并进行了岩心驱替实验,研究了复配表面活性剂的驱油效率。实验结果表明,当HABS-16质量分数为0.33时,复配表面活性剂胶束的平均粒径最大,表面张力最低,为22.74 mN/m。相比于单一体系,复配表面活性剂对模拟原油及烷烃、芳烃的增溶能力更强。复配表面活性剂含量越大,驱油效果越好,当复配表面活性剂加入量为1.0%(w)时,驱油效果最好,采收率最高,为81.60%。     

马来酸酯磺酸盐的制备及性能

以十四醇、马来酸酐、乙二醇和亚硫酸氢钠为主要原料合成了3种结构的马来酸酯磺酸盐表面活性剂,评价了其在盐水中的表面性质、界面性质和润湿性能。实验结果表明,表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)和对应的表面张力(γ_(CMC))均随温度升高而降低。Gemini型双酯磺酸盐具有最小的CMC,表面张力较高,与烷烃的界面张力最低,与辛烷和癸烷的界面张力可达0.02 mN/m;磺基马来酸单酯盐的CMC和γ_(CMC)最高,与烷烃的界面张力也最大;磺基马来酸双酯表面活性最高,界面活性居中;3种表面活性剂的润湿性与表面张力有直接的关系,表面张力越低其润湿性越好;无机盐的加入有助于提高表面活性剂的润湿性和表面活性,表面张力较小的表面活性剂润湿性较强。     

双季铵基双肉豆蔻酸酯表面活性剂的合成及性能研究

以四甲基乙二胺、亚硫酰氯、肉豆蔻酸原料制备了乙撑双(二甲基)季铵盐双肉豆蔻酸酯(BQM),通过正交实验确定了最佳合成条件:以异丙醇作溶剂,α-溴代肉豆蔻酸甲酯与四甲基乙二胺的摩尔比为2.2∶1,反应温度为84℃,反应时间为8h。用IR,1HNMR和元素分析表征了BQM的结构。经测定BQM的临界胶束浓度(cmc)为3.5×10-4mol/L,表面张力(γcmc)为34.6mN/m。BQM与十二烷基磺酸钠(TLS)的复配体系在物质的量比为1∶2时,cmc降为5.0×10-5mol/L,γcmc为33.0mN/m,优于十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)与TLS组成的复配体系。     

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     

两种油田用阴-非离子表面活性剂PDES和ODES的性能

为揭示不同结构表面活性剂的性能特征,对棕榈酸二乙醇胺聚氧乙烯醚磺酸盐钠(PDES)和油酸二乙醇胺聚氧乙烯醚磺酸盐钠(ODES)两种磺酸盐型阴-非离子表面活性剂的表面活性性能进行了研究。结果表明:DPES和ODES溶液的临界胶束浓度ccmc分别为1.14×10-3、6.67×10-4mol/L,相对应的表面张力γcmc分别为38.40和35.68 m N/m;随着温度和矿化度升高,ccmc逐渐减小,γcmc逐渐降低。DPES和ODES的Krafft点均低于常规阴离子表面活性剂,分别为17℃和14℃,浊点均大于110℃,溶解性好,具有优良的抗高温性能。质量分数0.5%的PEDS和ODES在Na+浓度为100 g/L或Ca2+浓度为4 g/L的矿化水溶液中均未出现沉淀,表现出了极强的耐盐性能。     

辛基酚磺基甜菜碱型表面活性剂的性能测定

以精细合成辛基酚为原料制得磺基甜菜碱型表面活性剂;利用表面张力仪对其性能进行测试,得出该表面活性剂具有较低的界面张力(10~(-3)mN/m)、良好的表面性能(临界胶束浓度为1.58×10~(-3)mol/L,临界表面张力为28.39 mN/m),以及优异的乳化性能和吸附性能。这对于油田现场提高采收率具有一定的指导应用。     

磺基琥珀酸双2-丁基辛酯钠盐的合成及表面活性测定

以马来酸酐和2-丁基辛醇为原料,经酯化得到相应的双酯,以乙醇作混相促进剂,使双酯与亚硫酸氢钠进行磺化反应,合成了磺基琥珀酸双2-丁基辛酯钠盐。采用正交试验对酯化反应条件进行了优化。合成产物的临界胶束浓度(cmc)值为3.58×10-6mol/L,表面张力(γcmc)为27.568mN/m。     

不同聚合度聚醚磺酸盐的制备及界面性能研究

为研究不同聚合度脂肪醇聚醚磺酸盐界面性能,以脂肪醇聚氧乙烯醚为原料与氯丙烯发生亲核取代反应将聚醚末端羟基烯丙基化,再经磺化反应得到具有不同聚合度的脂肪醇聚醚磺酸盐,并对其结构进行了红外光谱表征;对其临界胶束浓度、界面张力以及不同温度和矿化度条件下界面性能的变化进行了研究。结果表明:随着聚合度的增加,脂肪醇聚醚磺酸盐的表面张力、临界胶束浓度、界面张力值先减小后增大,其耐温耐盐性逐渐能提高;当聚合度大于3时,脂肪醇聚醚磺酸盐具有良好的表界面性能。以AESO-6的表界面性能最佳,其临界胶束浓度值(cmc)为0.049mmol/L,临界表面张力(γcmc)为30.1mN/m,最低界面张力值6.03×10~(-2) mN/m,且在温度为100℃、矿化度为120 000mg/L时仍然保持良好的界面性能,室内驱油试验表明可提高原油采收率12.7%。     

不对称Gemini表面活性剂与SDS的复配研究

以三聚氯氰、二正辛胺、牛磺酸、乙醇胺为原料,合成一种阴-非离子不对称Gemini表面活性剂(HG-8),并利用ESI-MS、1 H NMR、元素分析对其结构进行了表征。采用Wilhelmy吊片法测定了HG-8、十二烷基硫酸钠(SDS,一种传统阴离子表面活性剂)以及两者的复配体系在30℃下的表面张力,探索并比较单一组分与复配体系的表面性能。结果表明:HG-8降低表面张力的效率和降低表面张力的能力优于SDS,而两者复配体系又优于任一单一组分,表现出强烈的协同效应。当HG-8的摩尔分数大于0.3时,复配体系在形成胶束能力方面存在协同效应。当α=0.9时,复配体系的临界胶束浓度和临界表面张力分别为5.11×10-5 mol/L和26.83mN/m。     

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     

磺酸盐双子表面活性剂的合成与性能研究

以乙二胺、2-溴乙基磺酸钠、肉豆蔻酰氯等为原料,制备了阴离子型磺酸盐双子表面活性剂乙撑-双(N-乙磺酸-十四酰胺)钠盐,并对其相关性能进行了表征.结果表明,该双子表面活性剂在25 ℃时的临界胶束浓度为5.56×10-4 mol/L,相应表面张力为33.3 mN/m,表现出较好的表面活性;并具有优良的润湿性能.     

阴离子型Gemini表面活性剂的合成与表面活性

以乙二胺、2-氯乙基磺酸钠、癸酸、三氯化磷为原料制备了阴离子型Gemini表面活性剂乙撑-双(N-乙磺酸-十酰胺)钠盐,对目标产物的表面活性进行表征,结果表明,该双子表面活性剂25 ℃时表面张力为32.0 mN/m,临界胶束浓度为5.21×10-4 mol/L,同时也测定了无机盐对其表面活性的影响及其与普通阳离子表面活性剂的复配性能.     

溴代联吡啶双子表面活性剂的合成

以联吡啶和溴代烷为主要原料,在乙醇溶剂中反应,合成双子表面活性剂Ⅳ,∥一二烷基一溴代联吡啶。用红外光谱和核磁共振对目标产物进行了结构表征。20℃时目标产物水溶液的临界胶束浓度（CMC）可达0．5mmol／L,在此浓度下对应的表面张力（γcmc）为23．2mN／m。合成方法简单,反应条件温和,操作简便,协同性能优良。