不同SBS改性沥青的性能研究

从研究不同分子结构的SBS与基质沥青的相容性着手,通过溶胀实验和改性后沥青性能的变化来选择适宜的沥青改性剂。首先对不同的SBS在烘箱加热条件下进行溶胀实验,从溶胀温度、时间、SBS分子结构三方面分析了其对溶胀行为的影响;其次通过物理混合的方法将四种分子结构的SBS对基质沥青进行改性,对改性沥青三大指标、红外光谱和热重分析等分别进行性能的比较探究。结果表明:当加热温度高于140℃时,溶胀行为加快;线型结构的SBS改性剂与基质沥青更容易发生溶胀;高质量分数SBS改性之后的沥青性能明显提高;线型SBS188改性之后的沥青三大指标效果较好;改性之后的热稳定性有所提高。

两亲SiO_(2)纳米颗粒的制备和界面扩张流变行为研究

制备了一种两亲SiO_(2)纳米颗粒,借助红外光谱及接触角测量证实了相关基团在SiO_(2)纳米颗粒表面的成功接枝,探究了其界面活性和界面扩张流变行为。通过动态界面张力测量及小幅正弦振荡实验发现,两亲SiO_(2)纳米颗粒相比亲水和疏水SiO_(2)纳米颗粒能够更稳定地吸附在界面形成一层吸附膜,降低界面张力,同时由于其扩散交换速度较慢,界面扩张模量大于亲水和疏水SiO_(2)纳米颗粒。进一步的大幅线性压缩实验发现两亲SiO_(2)纳米颗粒在表面比为0.35时其界面吸附量会发生激增,扩张模量迅速增大,其形成的界面膜具有抵抗较大程度形变的能力。

α-环糊精与α,β-亚乙基双十六烷基二甲基溴化铵的相互作用

为了研究不同类型的环湖精作为主体对包合不同客体的影响,采用表面张力法分别测定了25℃、35℃和45℃温度下的双子表面活性剂α,β-亚乙基双十六烷基二甲基溴化铵(C16-C2-C16)溶液的临界胶束浓度(0.428~0.470mmol/L),并计算了该体系形成胶束的热力学参数,研究了C16-C2-C16与α-环糊精(α-CD)的包结作用。结果表明,C16-C2-C16溶液形成胶束的过程是熵驱动的自发过程;包结物的包结比为2:1或4:1,即体系中存在着两种不同包结比的包合物;根据包结过程的热力学参数,该过程为放热的自发过程及熵增过程。

肉桂酸疏水改性透明质酸的聚集及其光谱性质

通过肉桂酸(CA)与透明质酸(HA)的酯化反应,制备了肉桂酸疏水改性透明质酸(CA-HA)。使用表面张力、芘荧光探针、动态光散射和Zeta电位方法研究了CA-HA在水溶液表面和溶液中的聚集性质。紫外光照射后,CA-HA在250~325 nm处的紫外吸收未出现明显蓝移,说明CA-HA能够抑制CA接枝基团的光异构化,使CA接枝基团保持反式构型。除了CA接枝基团的荧光发射峰外,CA-HA在350~500 nm处还出现了CA接枝基团二聚体的荧光发射峰。随着质量浓度增大,CA-HA能够产生明显增强的聚集诱导荧光。同时,CA-HA乳液在紫外线B(UVB)波段(275~320 nm)具有良好的防晒性能。

新型三嗪基Gemini表面活性剂的合成与表面活性研究

本文以三聚氯氰、十二胺、乙二胺、1,4-丁二胺、1,6-己二胺、N,N-二甲基-1,3-丙二胺、溴乙烷为原料,合成了3种不同连接基长度的三嗪基Gemini表面活性剂C_(12)-m-C_(12)(m=2,4,6)。通过FT-IR、1H NMR、ESI-MS对其结构进行了表征。利用表面张力法、稳态荧光法、动态光散射法测定了所合成的三嗪基Gemini表面活性剂的表面活性。表面张力测试结果表明,随着连接基亚甲基数从2增加到6,C_(12)-m-C_(12)的临界胶束浓度(CMC)从0.013 mmol/L增加到0.050 mmol/L;动态光散射法测试结果表明,C_(12)-m-C_(12)的粒径随着连接基长度的增加而增加;稳态荧光法研究结果表明,随着连接基长度的增加,表面活性剂越容易形成较大的胶束,C_(12)-2-C_(12),C_(12)-4-C_(12),C_(12)-6-C_(12)在水溶液中的临界胶束聚集数分别为105,76和68。

去乙酰化槐糖脂生物表面活性剂的结构鉴定和理化性质

槐糖脂亲水基上的乙酰化程度对其表界面活性和理化性质有重要影响,为了查明不同菌株发酵得到的乙酰化/去乙酰化槐糖脂(SLs)在结构和理化性能上的差异,使用HPLC-MS/MS解析了去乙酰化SLs的结构,并与野生菌株所产乙酰化SLs的表界面活性等理化性质进行比较。结果表明:去乙酰化菌株所产的去乙酰化SLs疏水基主要为十八烯酸,亲水基主要为去乙酰化槐糖,其中,内酯型、酸性和具有bola型结构的槐糖脂质量分数分别为26.99%、49.98%和23.03%。野生菌株所产槐糖脂以乙酰化槐糖脂为主,且内酯型和酸型质量分数分别为97.86%和2.14%;其疏水基主要为十八烯酸。去乙酰化SLs在水中的溶解度高达485.8 g/L,较乙酰化SLs提高了14倍,且具有更好的发泡性能和泡沫稳定性,同时,去乙酰化SLs乳化性能较乙酰化SLs提高26.7倍。去乙酰化SLs的表面活性稍低,临界表面张力为41.0 mN/m,高于乙酰化SLs的36.2 mN/m;亲水-亲油平衡值为13,高于乙酰化SLs的11。2种槐糖脂具有良好的抗硬水性,但耐酸碱性均较弱。

Fe_(3)O_(4)/MoS_(2)活化过硫酸氢盐降解水中双酚A研究

以MoS_(2)为载体,通过共沉淀法合成了一种新型的Fe_(3)O_(4)/MoS_(2)催化剂,并将其用于活化过硫酸氢盐(PMS)降解双酚A(BPA)。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析仪(BET)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等手段对催化剂的形貌、微观结构进行了表征。研究了不同反应体系对BPA降解效果的影响,探讨了不同影响因素对BPA降解效果的影响。结果表明:Fe_(3)O_(4)/MoS_(2)/PMS反应体系可提高对BPA降解率;当BPA浓度为20mg/L、Fe_(3)O_(4)/MoS_(2)催化剂投加量为1.0g/L、PMS浓度为1mmol/L、pH为6.8、温度为60℃条件下,反应120min时Fe_(3)O_(4)/MoS_(2)对BPA降解率达78.20%。Cl^(-)、HCO_(3)^(-)、H_(2)PO_(4)^(-)对反应体系降解BPA有一定影响,NO_(3)^(-)对BPA的降解影响较小。自由基淬灭实验表明,•OH、^(1)O_(2)、和•O^(-)_(2)均发挥了作用,其中^(1)O_(2)和•O^(-)_(2)起主要作用。

有机膜表面羟基化工艺研究

柔性有机膜作为重要的功能材料,在电子器件、封装等许多领域都有广泛的应用。然而,一些有机膜存在亲水性不足、生物相容性差、化学反应活性低等缺点,通过表面处理等方法引入羟基官能团可以增加有机膜的亲水性,改善有机膜的性质和功能,使其更适用于各种应用领域。文章对柔性有机膜表面进行了干法和湿法羟基化处理,并研究羟基化工艺对有机膜亲水性的影响。结果表明,随着湿法羟基化处理时间和温度的增加,有机膜表面水接触角先减小后基本保持不变,随着等离子体处理时间增加,有机膜表面水接触角先减小后增大,同时干法羟基化处理比湿法羟基化处理的表面水接触角低约20°,有机衬底亲水性更好,缩短了处理时间。

茶皂素的提取及其表面张力的测定与计算

茶籽经过榨油工艺后剩下的茶渣,经压缩后成为一块饼状的茶粕,茶粕中含有较丰富茶皂素。本文采用正交试验法设计了水浸提法从茶粕中提取茶皂素的实验,实验研究得到优化后的提取工艺为:温度90℃,浸提时间1.5 h,pH 5,固液比1∶8。经过分析测定,茶皂素的提取率能达5%以上。本实验测定了不同质量浓度的茶皂素水溶液的表面张力,结果表明:pH为6时茶皂素的表面饱和吸附量为2.384×10^(-6)g/m^(2),临界胶束浓度为5.01 g/L,当达到临界胶束浓度时其表面张力为19.07 mN/m,茶皂素具有很好的表面活性。

新型短碳链氟碳表面活性剂发泡性能研究

水成膜泡沫灭火剂是扑灭燃油火灾的重要灭火剂,在发泡过程能够迅速膨胀是控制火灾的必要条件,其核心组分氟碳表面活性剂的发泡性能是扑灭燃油火的关键因素。由于长碳链氟碳表面活性剂具有毒性和生物富集性,而短碳链化可大大减少这些影响且能够保持很好的表面活性,故短碳链氟碳表面活性剂有很大的应用前景。目前尚未对短碳链氟碳表面活性剂的发泡性能进行过系统性研究。本文基于短碳链氟碳表面活性剂发泡过程中所涉及的主要因素,针对溶液浓度、气体流量和筛网孔径三个因素研究了各因素对发泡性能的影响。结果表明,在25℃环境温度下各影响因素与发泡性能存在正相关的规律,但影响程度有所不同。建立了短碳链氟碳表面活性剂的发泡速率模型,该发泡速率模型在一定范围内能够较好地预测氟碳表面活性剂的发泡速率和发泡倍数,为泡沫灭火剂的发泡性能研究提供了理论基础,对设置发泡设备参数及操作条件有一定的指导作用。

酯基Gemini双季铵盐表面活性剂的研究进展

Gemini双季铵盐表面活性剂性能优异但生物和化学降解性差,在Gemini双季铵盐表面活性剂结构中引入酯基官能团可以提升产物性能。酯基Gemini双季铵盐表面活性剂含有酯基和双季铵盐基,具有高表面活性、吸附、絮凝、抗盐、湿润、乳化、杀菌防腐和易生物分解等优点,应用前景广阔。本文综述了酯基Gemini双季铵盐表面活性剂的合成路线、性能和石油化工的应用状况,结合发展需求对酯基Gemini双季铵盐表面活性剂的未来发展进行了分析和展望。

纳米二氧化硅对微泡沫钻井液体系的影响

【目的】微泡沫钻井液是一种热力学不稳定体系。在复杂的地层环境中,钻井液的稳定性会下降,导致微泡沫钻井液的使用范围受到限制。为了稳定微泡沫钻井液,通常使用稳泡剂来增强泡沫的稳定性。随着对纳米颗粒研究的深入,发现纳米二氧化硅颗粒具有稳定泡沫的作用。本研究通过试验来对纳米二氧化硅颗粒进行研究。【方法】首先,以泡沫半衰期和发泡量为指标来验证纳米二氧化硅对泡沫稳定性的影响。其次,将纳米二氧化硅添加到微泡沫钻井液中,用来研究纳米二氧化硅对微泡沫钻井液性能的影响。【结果】由试验结果可知,纳米二氧化硅能极大增强微泡沫的稳定性,与未添加纳米二氧化硅的表面活性剂溶液相比,添加纳米二氧化硅后的半衰期增加60 min。在微泡沫钻井液中加入纳米二氧化硅后,钻井液的稳定性增加、流变性良好、黏度增加、失水降低。【结论】纳米二氧化硅在增强泡沫稳定性上具有显著作用,将其应用到微泡沫钻井液中,能有效提高钻井液的稳定性,降低钻井液的失水量,从而发挥出钻井液的良好性能。未来可以使用纳米二氧化硅来代替钻井液材料,能有效降低钻井液成本。

羧基甜菜碱型氟碳表面活性剂的合成及其泡沫性能研究

本文在碱性条件下将N,N-二甲基-1,3-丙二胺乙内酯季铵盐与全氟己基乙基磺酰氯反应制备了一种新型羧基甜菜碱型氟碳表面活性剂,即全氟己基乙基磺酰胺丙基乙羧基甜菜碱(FTAB)。利用全氟烷基链的“三高”、“两憎”优势,详细研究了FTAB的表面特性,特别是FTAB作为起泡剂时产生泡沫时的抗盐性能和耐油性能。研究结果表明FTAB在NaCl溶液浓度达到20 g·L^(-1)、煤油含量达到30%、环己烷含量达到50%时,该氟碳表面活性剂均具有良好的泡沫持续性和起泡性能。

非离子表面活性剂对柴油车尾气处理液结晶性能的影响

为了解决柴油车尾气处理液(尿素溶液)在尾气管及喷嘴处易产生结晶并造成堵塞问题,制备了一系列非离子表面活性剂作为尿素溶液的添加剂,以缓解尿素结晶问题。测试了添加剂在尿素溶液中的表面张力,发现十四醇聚氧乙烯醚、异十六醇聚氧乙烯醚、异十八醇聚氧乙烯醚和十六胺聚氧乙烯醚等添加剂具有较低的临界胶束浓度(低于10 mg/L)和较低的表面张力(小于30 mN/m)。进一步,采用模拟台架测试和发动机台架稳态循环(ESC)测试等手段,对这些添加剂进行性能测试。结果表明,异十八醇聚氧乙烯醚(i-C18EO10)添加量为500 mg/L时,能将尿素结晶量降低50.59%,且对柴油车后处理系统无损害,具有应用前景。

柴油乳化剂改性聚氨酯海绵的油水分离性能

采用柴油乳化剂于180℃水热温度改性聚氨酯(PU)海绵,制得疏水吸油聚氨酯海绵。通过傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜和水接触角表征测试分析了改性海绵表面物化特性,考察了其油水分离性能。结果表明:改性海绵经9次压缩后有良好的弹性,可重复使用。同时,该海绵水接触角可达152.1°,具有超疏水超亲油性能,对煤油、柴油和菜籽油的吸油量可达63.95、69.81和67.62 g/g,且在不同pH值的水中具有广泛适应性,具备优良的油水分离性能。另外,经9次吸附-挤压循环后,该海绵对煤油、柴油和菜籽油的吸油量仍有其初始吸油量的97.28%、95.91%和94.53%。

低酸高酚原油的分子组成与界面活性关系分析

针对低酸高酚原油自发形成油包水乳状液的现象,通过柱层析法对原油进行组分分离,利用红外光谱(FT-IR)和静电场轨道阱质谱(Orbitrap MS)进行分子组成分析和定量表征,并根据原油组成,系统研究原油组分与重烷基苯磺酸盐、NaCl和NaHCO_(3)溶液之间的界面活性。研究表明:低酸高酚原油中酚类化合物含量较高,胶质中的链式脂肪酸是原油的关键活性组分,石油酸脱除后油水界面张力显著上升。在碱性水体中,各酸性组分均可以降低界面张力;而在其他水体中,酚类化合物界面活性低,只有极性较强的羧酸类化合物能降低界面张力。

离子液体改性的磁性Janus颗粒的制备

采用溶剂热法、溶胶凝胶法合成二氧化硅包覆的Fe_(3)O_(4)颗粒,经苯基改性后作为乳化剂稳定水、油两相,通过后续离子液体1-羧乙基-3-甲基咪唑溴盐改性和离子交换可得到3种阴离子修饰的磁性Janus颗粒。利用SEM,TEM,XRD,VSM,XPS等方法对磁性Janus颗粒的形貌、结构、组成元素进行表征。实验结果表明,不同阴离子可调控磁性Janus颗粒特定区域的浸润性,进而影响Janus-平衡;引入阴离子H_(2)PMo_(12)O_(40)^(-)可使磁性Janus颗粒具有颗粒乳化剂和催化剂的双重功能,在乳液体系下可实现对苏丹红类染料的界面催化氧化反应。

疏水和疏油纳米涂层制备及减阻实验研究

本文采用一步喷涂沉积法,在试样表面涂覆具有超疏水及疏油效果FS/SiO_(2)微纳米层次结构涂层。微纳米粗糙结构和低表面能物质的结合是实现低润湿性的关键。本研究选用疏水气相纳米二氧化硅提供粗糙结构,和长链氟化硅烷全氟癸基三乙氧基硅烷作为低表面能物质进行修饰。对制备涂层进行了接触角测试,表面形貌检测,表面3D粗糙度测量以及表面化学元素探测与分析。通过探究疏水气相二氧化硅含量对涂层疏水和疏油性能的影响,获得疏水二氧化硅的最佳含量,实现超疏水以及对航空煤油RP-3的疏油效果。在S304不锈钢管中进行RP-3压降变化测试,探讨了涂层润湿性与减阻性能之间的关系。在不同的温度条件下使用航空煤油RP-3进行管路压降测试来反映其减阻性能。此研究可以为后续超疏水/疏油涂层减阻研究提供更多的思路。

表面活性剂驱油乳化行为的分子动力学模拟

表面活性剂在乳化、降黏、溶解等方面得到了广泛的应用。近年来,由于其具有双性,使其在稠油中具有很好的应用和开发潜力,已引起众多学者的广泛关注。油田开发及试验结果表明,加入表面活性剂能显著地减少稠油的黏度,并能有效地阻止或阻止其在页岩中的沉淀。但是,从分子层面来看,目前还没有对表面活性剂降黏机理、不同稠油成分、不同的加入方式对降黏效果的影响进行了深入的研究。通过分子动力学模拟,对重油组分和表面活性剂的分子模型进行了建模,选取了适当的力场参数,并对其进行了仿真。研究结果表明,以表面活性剂为代表的两性化合物在不同沥青质重油中的乳化作用机制是可行的。

不同烷基链长度脂肪酸钾凝胶的微晶结构及热稳定性

研究了月桂酸钾(LK)和棕榈酸钾(PK)凝胶的微晶结构、流变性质及热稳定性。在室温和偏光显微镜下,质量分数为30%的LK凝胶呈现条带状微晶交叉堆积状态,而质量分数为30%的PK凝胶呈现线状微晶纤维束状态。X射线衍射结果表明,不同质量分数的LK保持水合层状微晶结构,增大PK质量分数会使其从水合层状微晶结构转变为无水层状微晶结构。当温度升高时,LK转变为六角相液晶和球形胶束结构,PK转变为层状液晶结构。PK凝胶的储能模量和损耗模量均是LK凝胶对应值的10倍以上,且在20~60℃未出现突降,说明由长烷基链脂肪酸钾形成的PK凝胶具有更强的微晶网络结构和更高的热稳定性。