2-羟基-3-辛基-5-长链烷基苯磺酸钠的合成及表面活性

以脂肪酸、苯酚为原料,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,合成出了2-羟基-3-辛基-5-长链烷基苯磺酸钠表面活性剂。两相滴定法测定了产物的质量分数均大于99%;用核磁共振氢谱、傅立叶红外光谱和质谱对产物进行了结构鉴定。用悬挂滴法测定了30℃时该系列表面活性剂的表面张力。实验发现,纯水溶液中表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)达到10-6mol/L数量级,临界胶束浓度下的表面张力(γCMC)均小于28 mN/m;随着苯环上长链烷基碳数(n=8,10,12)的增加,CMC降低,分别为1.06×10-5,3.35×10-6,2.65×10-6mol/L;而γCMC变化不明显,分别为26.77,26.89,27.22 mN/m。结果表明,此类表面活性剂具有比较好的表面活性。     

对-(月桂基)苄基均质聚氧乙烯醚丙烷磺酸钠的合成与表面活性

以苯为原料先后经酰化、黄鸣龙还原、氯甲基化及威廉逊成醚等反应制得4种具有不同氧乙烯数(其氧乙烯数为1~4)的对-(月桂基)苄基均质聚氧乙烯醚醇,再和1,3-丙烷磺内酯反应得到了对应的对-(月桂基)苄基均质聚氧乙烯醚丙烷磺酸钠。用ESI-MS和1HNMR确定了化合物的结构,用两相滴定法确定了产物中活性物的质量分数均大于99%。用W ilhelmy法测定了30℃时它们在水溶液中的临界胶束浓度(CMC)和临界胶束浓度下的表面张力(γCMC),其CMC(mmol/L)和γCMC(mN/m)分别为:0.176,34.9;0.149,34.8;0.102,33.1;0.142,34.8。结果表明:该类表面活性剂随着氧乙烯基团的增加(1~3),其CMC和γCMC都逐渐减小,但当氧乙烯数继续增大时,两个物理量都开始增大。     

居贝特表面活性剂的合成和表面性质研究

以短碳链辛醇为起始原料制备了具有Guerbet结构的十六烷基失水甘油醚(Ⅰ)和具有Guerbet结构的十六烷基聚氧乙烯醚(EO)3的失水甘油醚(Ⅱ)以及它们对应的阳离子和两性离子表面活性剂(Ⅲ~Ⅵ)。Ⅲ~Ⅵ表面活性剂的结构如下:N-(3-支链十六烷氧基-2-羟丙基)-N,N,N-三甲基氯化铵(Ⅲ),N-〔3-支链十六烷基聚氧乙烯醚(EO)3-2-羟丙基〕-N,N,N-三甲基氯化铵(Ⅳ),N-(3-支链十六烷氧基-2-羟丙基)-N,N-二甲基羧酸甜菜碱(Ⅴ),N-〔3-支链十六烷基聚氧乙烯醚(EO)3-2-羟丙基〕-N,N-二甲基羧酸甜菜碱(Ⅵ)。通过硅胶柱色谱分离和重结晶,对所得6种化合物进行了纯化。用IR、1HNMR和ESI-MS鉴定了Ⅰ~Ⅵ的结构。并对Ⅲ~Ⅵ的表面张力进行了测定。结果表明,由于这些表面活性剂具有独特的Guerbet亲油基结构,使其具有较低的CMC(10-5~10-6mol/L)和γCMC(25~27 mN/m),有良好的表面活性和应用潜力。     

居贝特十四醇聚氧乙烯醚羧酸钠盐的合成及表面性能

以正庚醇为起始原料,经过Guerbet、Williamson等一系列反应合成出了具有支链结构的居贝特十四醇聚氧乙烯醚羧酸钠盐[C14GA(EO)nCH2COONa,n=1-4]。用IR、NMR测定了所合成的表面活性剂的结构;用滴体积法测定了其表面张力。结果表明:该类表面活性剂有比较好的表面性能,并且随着分子中氧乙烯(EO)单元数的增多,该系列表面活性剂[C14GA(EO)nCH2COONa,n=1-4]的临界胶团浓度(CMC)以及临界胶团浓度时的表面张力(γCMC)降低,分别为:10．50 mmol/L,27．87 mN/m;0．85 mmol/L,26．00 mN/m;0．75 mmol／L,25．20 mN/ m:0．59 mmol/L,25．18 mN/m。讨论了该类表面活性剂的结构与表面活性的关系。     

双尾烷基硫酸盐的合成与表面性质

以2-丁基辛醇、2-己基癸醇和2-辛基十二醇以及氯磺酸为主要原料,通过磺化、中和法合成了碳数分别为12、16和20双尾烷基硫酸盐表面活性剂(GC12S、GC16S和GC20S),并用IR1、HNMR对其结构进行了表征;测定了表面活性剂水溶液性质。实验结果表明:双尾烷基硫酸盐的临界胶束浓度(cmc)比同碳数的直链烷基硫酸盐的高,降低表面张力的能力比直链的更显著;碳链越长,表面活性剂的cmc越小,γcmc下降得更快。GC12S、GC16S和GC20S的γcmc分别为28.50 mN.m-1、27.56 mN.m-1和24.91 mN.m-1。     

对-烷基-苄基聚氧乙烯醚羧酸甜菜碱的合成与表面活性

以脂肪酸、苯、二缩三乙二醇为原料,经酰化反应、黄鸣龙还原反应、氯甲基化反应、威廉逊成醚反应、卤化反应、季铵化反应,合成出了3个对烷基苄基聚氧乙烯醚羧酸甜菜碱两性离子表面活性剂。用IR、1HNMR和ESI-MS对产物进行了结构鉴定。用Wilhelmy-plate法测定了30℃时它们在水溶液中的临界胶束浓度(CMC)和临界胶束浓度下的表面张力(γCMC)。实验表明,纯水溶液中表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)为10-4～10-6mol/L,临界胶束浓度下的表面张力(γCMC)为27～30 mN/m;随着苯环上长链烷基碳数(n=8、10、12)的增加,CMC分别为1.12×10-4、1.51×10-5、6.21×10-6 mol/L;γCMC分别为27.9、28.4、29.9 mN/m。结果表明,该类表面活性剂具有比较好的表面活性。     

烷基苯磺酸盐Gemini表面活性剂的结构与界面性质

以烷基酰氯为原料,经傅克酰基化反应、格林反应、催化氢化还原及磺化、中和等步骤,合成了10-4-10、12-4-12和10-6-10(10和12代表疏水基碳数,4和6代表连接基团碳数)3种不同结构的双烷基双苯双磺酸盐Gemini表面活性剂,并用核磁共振氢谱和电喷雾质谱对产物进行了结构鉴定。用旋滴法测定了其水溶液与正庚烷的界面张力,发现磺酸盐Gemini表面活性剂的CMC比对应的传统的表面活性剂的CMC低两个数量级,并且随着疏水基碳数或连接基团碳数的增加而降低。10-4-10、12-4-12和10-6-10的饱和吸附面积(Amin)分别为0.23、0.35和0.97 nm2,饱和吸附量(Γmax)分别为7.37×10-10、4.65×10-10和1.72×10-10mol/cm2,临界胶束浓度下的界面张力(γCMC)分别为3.60、3.06和1.89 mN/m。     

Guerbet十四醇聚氧乙烯醚硫酸钠的合成与表面活性

以Guerbet十四醇 (C14 GA)为中间体 ,经Williamson反应合成Guerbet十四醇聚氧乙烯醚醇〔C14 GA(EO) nH ,n =1,2 ,4〕 ,再经氯磺酸酯化及NaOH中和 ,得到阴离子表面活性剂Guerbet十四醇聚氧乙烯醚硫酸钠〔C14 GA(EO) nS ,n =1,2 ,4〕。用IR、NMR和元素分析测定了所合成的表面活性剂的结构 ,并利用表面张力法测定了这些表面活性剂水溶液的表面活性。实验结果表明 :所合成的表面活性剂的结构分别为C14 GAEOS (A) ,C14 GA(EO) 2 S(B)和C14 GA(EO) 4 S(C) ;这些表面活性剂其临界胶束浓度CMC(mmol/L) ,在CMC时的表面张力γCMC(mN/m)和Krafft点 (℃ )分别为A :2 5 8mmol/L ,2 7 6mN/m ,5 9℃ ;B :0 80mmol/L ,2 6 4mN/m ,2℃和C :0 12mmol/L ,2 5 3mN/m ,0℃。均比常用的直链阴离子表面活性剂C12 H2 5SO4Na(8.6mmol/L ,4 1 2mN/m ,16℃ )有更低的CMC ,γCMC和Krafft点 ;聚氧乙烯基的引入 ,对降低CMC ,γCMC和Krafft点的效果随氧乙烯基团数目的增多 (由 1增至 4 )而加大。讨论了表面活性剂的结构和表面活性的关系     

长链N-烷基-3-甲基吡啶溴盐表面活性剂合成及其性能

以3-甲基吡啶和正溴代烷为原料合成了3种长链N-烷基-3-甲基吡啶溴盐离子液体表面活性剂[Cnmpy][Br](n为疏水尾链所含碳原子个数,n=12、14、16)。采用FTIR和NMR(1H、13C)对化合物结构进行了表征。采用电导率法和Du Noüy环法测定了表面活性剂的临界胶束浓度(CMC),考察了疏水基链长、温度对CMC的影响,并计算了胶束形成过程的热力学参数;测定了所合成表面活性剂对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抑菌活性。结果表明,298.15K时,电导率法测得[Cnmpy][Br](n=12、14、16)的CMC分别为9.98、2.50和0.564 mmol/L;Du Noüy环法较电导率法测得的CMC小1.15～1.37倍。疏水基尾链碳原子数对CMC的影响符合Stauff-Klevens公式。CMC随着温度的升高,呈现先降低后升高的趋势。[Cnmpy][Br]表面活性剂的标准胶束吉布斯自由能和标准胶束化焓均为负值,表明胶束的形成是自发放热过程。抑菌活性实验结果表明,[C14mpy][Br]对3个菌种的抑菌活性最强,抑菌圈直径分别为25.0、28.0和26.0 mm。     

长链N-烷基-3-甲基吡啶溴盐表面活性剂合成及性能

以3-甲基吡啶和正溴代烷为原料合成了3种长链N-烷基-3-甲基吡啶溴盐离子液体表面活性剂[Cnmpy][Br](n为疏水尾链所含碳原子个数,n=12、14、16)。采用FTIR和NMR(1H、13C)对化合物结构进行了表征。采用电导率法和Du Noüy环法测定了表面活性剂的临界胶束浓度(CMC),考察了疏水基链长、温度对CMC的影响,并计算了胶束形成过程的热力学参数;测定了所合成表面活性剂对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抑菌活性。结果表明,298.15K时,电导率法测得[Cnmpy][Br](n=12、14、16)的CMC分别为9.98、2.50和0.564 mmol/L;Du Noüy环法较电导率法测得的CMC小1.15～1.37倍。疏水基尾链碳原子数对CMC的影响符合Stauff-Klevens公式。CMC随着温度的升高,呈现先降低后升高的趋势。[Cnmpy][Br]表面活性剂的标准胶束吉布斯自由能和标准胶束化焓均为负值,表明胶束的形成是自发放热过程。抑菌活性实验结果表明,[C14mpy][Br]对3个菌种的抑菌活性最强,抑菌圈直径分别为25.0、28.0和26.0 mm。     

磺酸盐Gemini表面活性剂的合成与表面活性

以单链表面活性剂SCT及1,3-丙二胺为原料,通过一步取代反应,合成了4种含三嗪环的磺酸盐Gemini型表面活性剂Cn-3-Cn(n=6,8,12,14),测定了25℃时4种表面活性剂的临界胶束浓度CMC。结果表明,Cn-3-Cn的临界胶束浓度CMC均随着疏水烷基链长度的增加而减小,C12-3-C12(实际疏水基碳原子数为14)达到最小值7.23×10-5mol/L,当实际疏水基中碳原子数增加到16时,CMC有所增加。同传统单烷基离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)相比,该类表面活性剂的CMC值低1～2个数量级,显示出很高的表面活性。此外,表面张力随着疏水烷基链长度的增加呈现先减小后增大的趋势,最低γcmc为35.48 mN/m。     

长链烷基苯磺酸钠Gemini表面活性剂的合成和表面活性

以脂肪酸、苯酚、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3种长链烷基苯磺酸钠Gem in i表面活性剂。用IR、1HNMR和ESI-MS对产物进行了结构鉴定。以W ilhelmy-p late法测定了30℃时它们在水溶液中的临界胶束浓度(CMC)和临界胶束浓度下的表面张力(γCMC)。纯水溶液中其临界胶束浓度(CMC)为10-4~10-5mol/L,γCMC为35~37 mN/m;随着苯环上长链烷基碳数(n=8、10、12)的增加,CMC分别为5.94×10-4、1.53×10-5、0.46×10-5mol/L;γCMC分别为36.9、34.4、34.4 mN/m。结果表明,此类表面活性剂具有比较好的表面活性。     

新型谷氨酸型表面活性剂的合成及性能

以脂肪胺,氯乙酰氯和谷氨酸钠为原料,合成了含甲基酰胺基团的谷氨酸型表面活性剂。经IR1、H NMR及13C NMR对产物进行结构表征,证实合成的化合物为目标产物。25℃下,用滴体积法测定该系列化合物的表面张力γCMC和CMC。结果表明,由于甲基酰胺的引入,使该表面活性剂有较低的CMC,随着碳链长度的增加CMC逐渐降低,γCMC逐渐增大,当疏水链为C16烷基时,CMC达到最低值1.26 mmol/L,与之相对应的γCMC为最大值43.8 mN/m,且随着碳链的增长,Γmax逐渐变小,Amix逐渐变大。     

N-[γ-(二烷基氨基)烷基]全氟辛基磺酰胺类阳离子氟表面活性剂的合成及性质研究

以全氟辛基磺酰氟(C8F17SO2F)和N,N-二烷基氨基烷基二胺[NH2(CH2)nNR2(n = 2, 3; R = -CH3, -CH2CH3)]为原料,合成了四种N-[γ-(二烷基氨基)烷基]全氟辛基磺酰胺[C8F17SO2NH(CH2)nNR2],然后用盐酸酸化和用碘甲烷季铵化分别得到相应的四种盐酸盐[C8F17SO2NH(CH2)nN+HR2Cl-]和四种季铵盐[C8F17SO2NH(CH2)nN+R2(CH3)I-]。研究了这些阳离子型氟表面活性剂在水中的溶解性和表面活性,探讨了中间基团（碳氢间隔基）长度和亲水头基大小对该类阳离子氟表面活性剂性能的影响。结果表明适度改变中间碳氢间隔基长度和亲水头基大小对该类阳离子氟表面活性剂的溶解性影响较大,但对其表面活性的影响不很明显,可归因于这类氟表面活性剂的氟碳链的疏水效应太强,掩盖了中间碳氢间隔基长度和亲水头基大小对其疏水性的影响。它们的细微差别可以从溶解性、溶液表面的吸附状态、空间位阻和电荷密度角度解释。     

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。     

非离子表面活性剂在黏土矿物表面的吸附规律研究

为针对不同地层选取适应性更强的化学剂,减少黏土矿物对表面活性剂的吸附损耗,以脂肪醇聚氧乙烯类表面活性剂为例,采用静态吸附法研究非离子表面活性剂在不同黏土矿物表面的吸附规律,探讨不同EO加成数、不同碳链数、临界胶束浓度和Zeta电位对非离子表面活性剂吸附机理的影响。结果表明,在吸附过程中,碳链长度-疏水性-吸附量之间始终为正反馈效果;EO加成数-氢键/疏水性-吸附量之间的关系取决于氢键强度与疏水性强度的关系。优选得出十二烷基醇聚氧乙烯醚-7为抗吸附性较好的非离子表面活性剂,也为三次采油过程中化学剂的选取提供了依据。     

阴-非离子表面活性剂的合成及界面张力研究

以高温高盐油藏为切入点,从提高表面活性剂体系的抗温抗盐性等实际应用出发,介绍了氧乙基数为3、烷基碳数为8,10,12,14,16的五种APES系列表面活性剂的合成方法。同时对该系列表面活性剂与新疆漠北002脱气原油的动态界面张力进行评价;并对该系列表面活性剂的抗盐性进行深入研究。实验表明阴-非离子表面活性剂APES具有较好的耐盐性,十分适合在高盐油藏使用。     

含酰胺键表面活性剂的合成及其性能

以苯胺、对甲氧基苯胺和氯乙酰氯为原料,通过酰胺化反应合成了氯乙酰苯胺(中间体A)和4-甲氧基-N-氯乙酰苯胺(中间体B)。中间体A和B再分别与N,N-二甲基癸胺、N,N-二甲基十二胺、N,N-二甲基十四胺通过季铵化反应,合成烷基二甲基-2-苯胺基甲酰甲基氯化铵(系列Ⅰ)和烷基二甲基-2-(4-甲氧基)苯胺基甲酰甲基氯化铵(系列Ⅱ)表面活性剂。利用1HNMR、IR和MS对产物及中间体的结构进行表征。分别测定了合成表面活性剂在298.15、308.15、318.15 K的临界胶束浓度(CMC),进行热力学参数计算。测定了298.15 K时合成表面活性剂的表面张力γ、起泡性、稳泡性和乳化能力。结果显示:由电导率法测得的Ⅱ14的CMC值最小,为0.50 mmol/L,Ⅰ10的γCMC值最小,为32.50 m N/m,Ⅰ14和Ⅱ14稳泡性最好为100%,Ⅰ12的乳化时间最长为1602 s。相同条件下,传统表面活性剂十二烷基二甲基苄基氯化铵(BAC-12)的CMC值为9.51 mmol/L,γCMC值为38 m N/m,稳泡性为44%,乳化时间为366 s。     

表面活性剂溶液起泡性研究Ⅱ．正负离子表面活性剂混合体系

对全氟辛酸、ω－氯代氧杂全氟癸酸、癸酸钠及三种ａ－磺基癸酸盐与烷基三甲铵盐混合水溶液起泡性质进行了研究。结果表明，ω－氯代氧杂全氟癸酸有很低的临界胶团浓度，仟低水表面张力的能力很强，并有很好的起泡性能。它与溴化辛基三甲铵混合体系的起泡性却与一般正负表面活性剂混合体系迥异，混合体系的起泡性反劣于单一体系。这破归之于ω－氯代结构的特殊影响。全氟辛酸和三种ａ－磺基癸酸衍生物与烷基三甲铵盐混合水溶肤泡沫性质比单一溶液均显著增强，而癸酸钠与烷基三甲铵盐混合水溶液起泡性却明显削弱。     

对-(月桂基)苄基聚氧乙烯醚羧酸甜菜碱的合成与表面活性

以月桂酸、苯、聚乙二醇为原料,合成了4种具有不同氧乙烯数(分别为1,2,3,4)的对-(月桂基)苄基聚氧乙烯醚羧酸甜菜碱两性离子表面活性剂。用FTIR,1HNMR和ESI-MS对产物进行了结构鉴定。用吊片法测定了30℃时它们在水溶液中的临界胶束浓度(cmc)和表面张力(γcmc)。结果表明,水溶液中它们的cmc都达到了10-6mol·L-1,γcmc为29～35 mN·m-1;随着聚氧乙烯单元的增多,4种表面活性剂的cmc先变化不大后开始减小,而饱和吸附量则先增大后减小,分子在溶液表面的极限占有面积先减小后增大,相应的γcmc先减小后增大。