一类新型多功能性表面活性剂──烷基醚羧酸及其盐

综述了烷基醚羧酸及其盐的近期进展情况，重点论述了醇醚羧酸及其盐（ＡＥＣ）的温和性、泡沫性能、表面张力、洗涤能力、耐硬水性能、生物降解性等。同时介绍了酚醚羧酸盐（ＡＰＥＣ）和酰胺醚羧酸盐（ＡＭＥＣ）的物化性能和应用特点。通过多项性能分析可以看出，这是一类集温和性、多功能性和生物降解性于一身的“绿色”表面活性剂新型产品，应用前景非常好。

氨基酸类表面活性剂的抗菌活性研究

研究了几种新合成的两性表面活性剂对几种微生物的抗菌活性，并研究了ｐＨ值，分子结构及Ｃａ^（２＋）浓度对其抗菌活性的影响。

羧基甜菜碱-烷醇酰胺复配体系界面张力研究

研究了以不同比例复配的羧基甜菜碱/烷醇酰胺体系与临盘原油的动态界面张力,筛选出了适用于临盘凝油的表面活性剂体系。结果表明,单一的烷醇酰胺或甜菜碱与临盘原油间的界面张力值达不到超低值;而两种活性剂以1∶1和2∶1进行复配时,具有明显的协同效应,在总浓度为0.005%～0.2%范围内,油水界面张力值可降低到10-4 mN/m数量级,且经过石英砂静态吸附后,复配体系具有较好的低界面张力性能,是一种具有现场应用价值的表面活性剂体系。

驱油用芥酸酰胺丙基甜菜碱的合成与性能评价

以芥酸、N，N-二甲基-1，3-丙二胺与氯乙酸钠为原料，经过酰胺化、季铵化两步反应，合成了芥酸酰胺丙基羧基甜菜碱EBC。使用FTIR、MS对酰胺中间体EA和甜菜碱产物EBC的结构进行了表征。评价了甜菜碱EBC的表界面性能、吸附特性和增黏性。结果表明，该表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）为1．02×10～mol／L，对应的表面张力TCMC为29．60mN／m；最小烷烃碳数（nmin）为16；无碱条件下，EBC与大庆和苏丹油田原油达到1014—10^-3mN／m数量级的超低界面张力，m（EBC）：m（DABS）=8：2，复配体系质量分数0．001％-0．20％与长庆马岭油田原油达到超低界面张力，界面性能优异，且抗稀释能力强；该表面活性剂在天然油砂上的吸附量为0．07—0．51mg／g砂，小于1．0mg／g砂的指标要求；而且具有明显的增黏性能。甜菜碱EBC可作为较理想的驱油用表面活性剂应用于化学复合驱。

氨基酸型氟碳表面活性剂的合成及应用

以全氟辛基磺酰氟、乙二胺和丙烯酸甲酯为主要原料,合成了N-(2-全氟辛基磺酰胺基乙基)-β,β′-亚氨基二丙酸二钠氨基酸型氟碳表面活性剂,通过酸碱滴定、核磁共振和红外光谱对其分子结构进行了表征。测试结果表明,所合成表面活性剂的临界表面张力为16.5 mN/m(20℃),临界胶束浓度为1.0×10-4mol/L,具有良好的表面活性。在水成膜泡沫灭火剂中应用,能显著提高泡沫灭火剂的灭火性能和抗烧性能,灭火时间由45.8 s降到24.6 s,抗烧时间由4.7 min提高到7.8 min。500 L放大实验产品经检测,灭火性能达到GB 17427—1998的ⅠA级。

螯合型表面活性剂NaLED3A的合成及性能

实验以月桂醇、乙二胺、氯乙酸钠、氢氧化钠为原料,经溴化、N-烷基化、羧甲基化、中和反应合成螯合型表面活性剂N-十二烷基乙二胺三乙酸钠(NaLED3A)。讨论了N-十二烷基乙二胺羧甲基化反应中投料摩尔比、反应温度、反应时间对中间体产率的影响,考察了产物NaLED3A的表面活性、螯合性能、泡沫性能及其在油田污水中石油磺酸盐的沉淀损失抑制性能。实验结果表明:氯乙酸钠与N-十二烷基乙二胺摩尔比为3.7:1,反应时间6 h,反应温度75℃时中间体N-十二烷基乙二胺三乙酸(LED3A)收率为94.8%。45℃时NaLED3A临界胶束浓度为2.0 mmol/L、表面张力为18.32 mN/m;随浓度增加,其螯合能力增强,质量浓度为50 g/L时,螯合值最高达190.51mg/g;在硬水中的泡沫稳定系数为0.958,软水中为0.893;可有效抑制驱油体系中石油磺酸盐的沉淀损失。

油酸酰胺丙基甜菜碱的合成改进及性能评价

提出了一种合成油酸酰胺丙基甜菜碱的新方法,对相关反应条件进行了优化。最优合成条件是:以油酸和N,N-二甲基-1,3-丙二胺为原料在155℃反应6h制得N,N-二甲基-N′-油酸酰基丙胺,再与氯乙酸钠在醇-水溶液(体积比15%)中于60℃反应6h,得到油酸酰胺丙基甜菜碱。该表面活性剂在酸液中随着酸液浓度的降低而使体系黏度增加,且体系黏度受表面活性剂浓度及温度的影响。当温度为45℃,酸液浓度为5%时,体系黏度达到最大值。

甜菜碱与油酸混合吸附膜的界面扩张流变性质

为探究油相中的少量活性物质对吸附膜性质的影响规律,利用滴外形分析方法研究正癸烷中油酸和水相中烷基甜菜碱(XSB)形成的界面混合吸附膜的扩张流变性质,考察了时间、频率、浓度对界面扩张模量和相角的影响规律。结果表明:XSB吸附膜的流变特性主要由其亲水基团决定,膜内重排过程占主导地位,界面吸附膜以弹性为主,动态相角随时间延长逐渐降低;油酸从油相一侧向界面的混合吸附对吸附膜的粘弹特性影响不大,但油酸分子在界面膜内的原位响应导致高浓度时混合吸附膜的强度变弱,界面扩张模量从约60 mN/m降至40 mN/m。

三种不同类型甜菜碱表面活性剂的发泡及增稠性能研究

分别测定了水中十二烷基甜菜碱 (DB)、椰油酰胺丙基甜菜碱 (CAPB)和十二烷基羟丙基磺基甜菜碱(DHSB)在不同温度、硬度、pH值及其不同质量分数下的发泡性能 ,并用上述 3种甜菜碱分别与AES和 6 5 0 1复配 ,测定了它们的增稠性随温度、pH值、NaCl的质量分数及 3种甜菜碱在溶液中质量分数的变化。结果表明 :在测量范围内 ,3种甜菜碱的发泡性随温度和在溶液中质量分数的升高而升高 ,且几乎不受水中CaCO3 质量浓度的影响。DHSB的发泡性受其在溶液中质量分数和 pH值的影响较大 ,在w(甜菜碱 ) <0 .15 %和 pH =5条件下 ,DHSB的发泡性较DB和CAPB差 ;当pH =9时 ,其发泡性优于DB和CAPB。添加甜菜碱的体系易被NaCl增稠 ,3种甜菜碱的增稠性随NaCl的质量分数的增加均出现最大值 ,其峰值是未加甜菜碱的 6～ 7倍 ,且在微酸性条件下甜菜碱的增稠效果更为明显。

一种新型表面活性剂的合成

以Ｃ１８脂肪酸（油酸）为原料合成脂肪酰氯，再与亮氨酸进行缩合反应制取Ｎ－酰基亮氨酸，对各步反应的具体条件进行了详细的探讨。

烷基酰胺磷酸酯甜菜碱的合成及性能

以磷酸二氢钠、环氧氯丙烷和Ｎ，Ｎ－二甲基－Ｎ′－脂肪酰基丙二胺为原料，合成了一系列新型烷基酰胺磷酸酯甜菜碱。对合成工艺进行了研究，确定了最佳工艺条件，并对产品的两性特征、泡沫性能、分散力、润湿性能、乳化性能、表面张力、临界胶束浓度、临界溶解温度等物化性能进行了测试。

N-十二酰基天冬氨酸及其钠盐的合成与性能

实验以月桂酸、氯化亚砜、天冬氨酸为原料,合成了一种新型氨基酸表面活性剂N-十二酰基天冬氨酸,并以MS和IR对其结构进行了表征。其较佳反应条件为:θ=5℃,体系pH=10～11,n(天冬氨酸):n(十二酰氯)=1.1:1,t=3 h,收率为84.56%。研究表明:pH=6时,其表面张力达最低值,温度为293～313 K时,其cmc为2.90～3.22 mmol/L,γ_(cmc)为29.22～23.65 mN/m;在不同硬度硬水中,钙皂分散能力均优于LAS和OAB。

油酸酰胺丙基甜菜碱表面活性剂的合成及其表面活性研究

以油酸与N,N-二甲基-1,3-丙二胺为原料,在155~165℃反应10h生成中间体油酸酰胺丙基二甲基胺。油酸酰胺丙基二甲基胺分别与3-氯-2-羟基丙磺酸钠、1,3-丙烷磺化内酯、氯乙酸钠合成了3种甜菜碱表面活性剂油酸酰胺丙基羟磺酸甜菜碱(OHSB)、油酸酰胺丙基磺酸甜菜碱(ODAS)和油酸酰胺丙基羧酸甜菜碱(ODAB),产率分别为90%、90%、70%,用核磁共振氢谱对其结构进行了表征。研究其在25℃的表面活性,并探讨了亲水头基结构对表面活性的影响。结果表明:ODAB、ODAS和OSHB在25℃的临界胶束浓度(CMC)分别为4.1×10^(-2)、2.4×10^(-2)、2.1×10^(-2) mM,在临界胶束浓度下的表面张力γ_(CMC)分别为32.9、35.1、34.6mN/m,CMC/C_(20)分别为186.4、47.1、55.3。ODAB具有最大的CMC/C_(20)值,说明ODAB表面活性剂分子更趋向于吸附在溶液表面。ODAS和OSHB的表面活性参数很接近,引入羟基后没有明显改善其表面活性。

天然油脂基两性表面活性剂的合成和性质Ⅳα－混合长链烷基甜菜碱的性能

本文合成了α－混合长链烷基甜菜碱，测定了产物的一些应用性能，并与阴－非离子混合体系复配，测定了产品对复配体系的增稠性。实验结果表明，该类产品的测试性能达到或超过了Ｎ－长链烷基甜菜碱（ＢＳ－１２）的性能，是一类价廉、性能良好的两性表面活性剂。

一种新型甜菜碱表面活性剂N,N',N''-十二烷基二乙烯三胺五乙酸钠的合成与性能评价

以二乙烯三胺五乙酸、氢氧化钠和溴代十二烷为原料,通过中和反应和亲核取代反应合成了一种甜菜碱表面活性剂——N,N',N''-十二烷基二乙烯三胺五乙酸钠(DDTP),通过核磁氢谱和红外光谱对化合物的结构进行表征,测定了不同浓度的DDTP水溶液的表面张力,得出表面张力曲线,进而算出其他相关参数。实验结果证明:合成的化合物结构与预期的表面活性剂结构相吻合,在25℃时,临界胶束浓度ccmc=1.1×10-2mmol/L,相应的表面张力γcmc=33.2 m N/m;表面张力降低20 m N/m时所需表面活性剂浓度的负对数p C20=3.22,饱和吸附量Γmax=5.15×10-3mol/cm2,平均每个分子占有的最小面积Amin=3.1 nm2,表明N,N',N''-十二烷基二乙烯三胺五乙酸钠具有较好的表面活性。

新型Guerbet两性离子表面活性剂的溶液性质

对合成的新型Guerbet两性离子表面活性剂N-(3-支链十六烷基聚氧乙烯醚(3)-2-羟丙基)-N,N-二甲基羧酸甜菜碱(C16GPE3B)的表面张力(γ)进行了测定,确定了其临界胶束浓度(CMC)及γCMC,并通过计算获得了其在界面上的饱和吸附量、最小分子吸附面积和标准胶束化自由能。用旋滴法测定了C16GPE3B的无机盐(NaCl)或弱碱(Na2CO3)溶液与原油间的油水动态界面张力;采用Washburn方法测定了C16GPE3B水溶液在硅胶固体表面的相对接触角以及对硅胶表面模拟油的脱油效率,并将C16GPE3B的脱油效率与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)进行了比较。实验结果表明,在Na2CO3存在下,C16GPE3B溶液与原油能形成超低的平衡油水动态界面张力(1×10-3 mN/m);在脱油效率相当的情况下,C16GPE3B的浓度仅为CTAB的1/50,证明C16GPE3B具有非常优异的驱油能力。

低灼残甜菜碱盐酸盐的合成工艺研究

研究了一种甜菜碱盐酸盐新型钙法合成工艺,彻底避免了水解副反应的发生。首先三甲胺和氯乙酸发生酸碱中和反应生成氯乙酸三甲胺;然后,缓慢加入氢氧化钙,原位生成三甲胺,并进一步发生季铵化反应;最后,硫酸酸化,过滤除去硫酸钙,得到甜菜碱盐酸盐;并进一步利用了甜菜碱盐酸盐和硫酸钙等组分溶解性的差异性,建立了盐酸梯度重结晶技术。最佳的物料配比为n(Me_3N)∶n(ClCH_2COOH)∶n(氢氧化钙)∶n(H_2SO_4)=1.05∶1∶0.5∶0.49,季铵化反应温度为60℃,反应时间0.5 h,产品收率高于97%,并得到灼残含量0.08%左右的高纯产品(低于0.1%)。

天然油脂基两性表面活性剂的合成和性质Ⅲ．α－长链烷基甜菜碱的合成和性质

本文以α－卤代长链脂肪酸（Ｃ＿（１２）、Ｃ＿（１４）、Ｃ）（１６）和Ｃ＿（１８）脂肪酸）为原料，与三甲胺等反应制备α－长链烷基甜菜碱。用红外、核磁共振鉴定了产物的结构，测试了产物的表面张力、临界胶束浓度、ｋｒａｆｆｔ点和等电区。试验结果表明该类产品具有甜菜碱型两性表面活性剂的明显特点。

对称杂环寡聚表面活性剂合成及其性能

以油酸、3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑为原料合成中间体3,5-二油酰胺基-2H-1,2,4-三氮唑,中间体与1,3-二氯异丙醇进行季胺化反应合成1,3-二(3,5-二油酸酰胺基-2H-2-氯化铵-1,2,4-三氮唑-2-氯化铵)-2-丙醇。利用FTIR、两相滴定法及电导法测试分析了合成产物结构、活性物含量和临界胶束浓度。将产物配制成黏弹性表面活性剂(VES)酸性体系,并测定体系的流变性能、缓蚀性能。表征结果显示,产物活性物含量(w)88.6%;临界胶束浓度1.0×10^-6 mol/L;产品配制的VES酸液在170 s^-1、90℃下剪切1 h后,液体黏度大于18 mPa·s;配制的酸液90℃下动态腐蚀速率1.8118/g/(m^2·h),符合行业应用标准,酸压增油效果明显。

脂肪酰基谷氨酸钠与十六烷基三甲基溴化铵在水溶液中的相互作用

研究了Ｎ脂肪酰基谷氨酸钠（ＦＡＧＮａ）与十六烷基三甲基溴化铵（ＣＴＡＢ）混合水溶液的表面活性，测定了不同比例混合水溶液的表面张力—浓度曲线，得出临界胶束浓度及此时的表面张力。应用Ｇｉｂｂｓ吸附公式求出表面总吸附量，根据吸附层及胶束中两表面活性剂分子的相互作用参数公式求出吸附层及混合胶束组成。实验表明，此体系显示了较高的表面活性。