结构特性对两性离子表面活性剂性能的影响

两性离子表面活性剂是具有长的疏水烃链和亲水性阴、阳离子所组成的整体表现出电中性的两亲性表面活性剂。该类表面活性剂作为一种绿色温和型表面活性剂,具有耐高浓度酸、碱、盐,优良的钙皂分散力、好的泡沫稳定性、优良生物降解特性,并具备一定的杀菌抑菌性和低毒性等特点,被广泛应用于日用化工、油田驱油、造纸工业和表面处理工业等领域。文章介绍了两性离子表面活性剂的结构特点和体系中存在无机盐时会使该表面活性剂的溶解度、Krafft点、胶束化和吸附性能等性能,并对产生的影响进行简要阐述,以供拓展新型表面活性剂和新领域应用提供一个新思路。

两性离子表面活性剂作为共振光散射探针测定脱氧核糖核酸

将两性离子表面活性剂用于DNA的共振光散射测定.在pH值为7.96～9.40较宽的范围内,DNA与椰油酰胺丙基-2-羟基-3-磺基丙基甜菜碱(HSB)在392 nm处有稳定的共振光散射增强,其强度与DNA浓度呈线性关系,建立了一种测定DNA的新方法.线性范围为0.02～4.25 mg/L;检出限达1.5 μg/L.该法简便、快速,用于合成样品中DNA的测定,重现性好,结果满意.同时探讨了有关机理.

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。

新型孪尾Gemini两性离子表面活性剂应用性能

分别采用改进的Ross-Miles法及分水时间法,对3种新型孪尾Gemini两性离子表面活性剂(C8C8L3Sz、C8C8L4Sz和C10C8L3Sz)的泡沫性能及乳化性能进行了研究,并考察了表面活性剂浓度、分子结构和温度等对其的影响。结果表明,该系列表面活性剂具有较好的泡沫性能,且随其浓度的增加,泡沫最大高度和半衰期均存在一个稳定值,疏水链越长,其起泡性能越差,泡沫稳定性越好;温度升高,起泡性能变好,泡沫稳定性变差;当表面活性剂浓度一定时,体系中加入低浓度的短链醇及无机盐均能提高泡沫的稳定性;C8C8L3Sz、C8C8L4Sz和C10C8L3Sz作乳化剂的最适宜的用量分别为6×10-4、6×10-4和4×10-4mol/L,疏水基越长,乳化性能越好,而连接基对其影响较小;温度升高,乳化性能变差;当油相烷烃碳数相同时,环烷烃要比直连烷烃更易达到最佳乳化效果,但二者的乳状液稳定时间相当;对于油相烷烃碳数不同时,烷烃的碳链越长,乳状液的稳定性越差,乳化效果越不好。

耐温抗盐型嵌段聚醚类阴-非两性离子表面活性剂的制备与性能评价

为满足江汉油田周16井区高温高盐油藏的驱油要求,以苯酚和苯乙烯为原料,通过醚化及酯化反应合成了一种耐温抗盐型聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚类阴-非两性离子表面活性剂PPS。研究了PPS与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)复配体系的界面张力、耐温抗盐性能、动态吸附规律和驱油性能。结果表明,复配体系的界面活性良好,PPS与AES总质量分数为0.1%、二者摩尔比为1∶1的复配体系油水界面张力可达1.39×10-2mN/m,且经140℃高温处理后仍保持在10-2m N/m数量级;复配体系耐盐性较好,在矿化度为30×104mg/L或Ca2+质量浓度3000 mg/L的条件下,体系油水界面张力保持在10-2m N/m数量级;复配体系在在岩心表面的饱和吸附量为0.097mg/g砂,且动态吸附损耗小于单一表面活性剂;复配体系驱油效果较好,在均质岩心水驱含水率达到65%时,以0.05 mL/min注入速度转注0.4 PV PPS/AES复配溶液,驱油效率最大增幅可达22.53%;在非均质岩心中,复配体系提高采收率的最大增幅为19.8%。PPS/AES复配体系可用于江汉油田周16井区油藏驱油。

三次采油用新型两性离子表面活性剂性能评价及应用

针对高温高盐油藏在三次采油过程中存在表面活性剂配伍性差、驱油效率低等问题,研究开发出一种新型两性离子表面活性剂DS-115,室内考察了其界面活性、耐温抗盐性、吸附性能、与碱和聚合物的配伍性以及模拟岩心驱油效率。结果表明,在DS-115加量为0.3%时,能使表面张力降低至25 mN/m以下,使油水界面张力值达到10-3 mN/m数量级,具有良好的界面活性;当温度达到100℃、NaCl浓度达到50000 mg/L时,油水界面张力值仍较低,具有良好的耐温抗盐性能;表面活性剂在80℃、12 h的吸附量小于1 mg/g;DS-115与碱、聚合物具有良好的配伍性,在二元复配和三元复配体系中均能保持良好的降低油水界面张力的能力。岩心驱油实验结果表明,注入浓度为0.3%的DS-115溶液0.3 PV后,能使岩心水驱后的采收率提高10%以上,起到了良好的驱油效果。

低温非水环境中疏水缔合聚丙烯酸钠与两性离子表面活性剂的相互作用

疏水缔合聚合物和表面活性剂是构建黏弹性流体的重要物质,二者的相互作用对流体性质具有显著影响,一直是该领域的研究热点,但此前的研究仅聚焦于水溶液中室温及以上温度范围,而零下极端低温环境中的相互作用尚未涉及.本文以疏水缔合聚丙烯酸钠(HMPA)为模型聚合物,研究了低温(-20-20℃)环境中其与两性离子表面活性剂N-(顺-二十二碳-13-烯酸酰胺基丙基)-N,N-二甲基羧酸甜菜碱(EDAB)在乙二醇/水混合溶剂中的相互作用及混合体系的流变性质.先后考察了HMPA溶解于纯水和乙二醇/水混合溶剂时的流变行为和HMPA-EDAB在乙二醇/水混合溶剂中的流变行为及自组装结构形貌.研究发现,加入50%(体积分数)的乙二醇会阻碍HMPA疏水支链形成缔合结构,减弱其增黏性能,但同时也会大幅降低体系的冰点.在HMPA-EDAB混合体系中,HMPA疏水支链会进入EDAB胶束内核自组装形成混合胶束.混合胶束的形貌取决于HMPA和EDAB的浓度及环境温度,进而影响体系的流变行为.零下的低温有助于EDAB形成蠕虫状胶束,因此HMPA与EDAB表现出更强的协同增效作用.

三次采油用新型两性离子表面活性剂性能评价及应用

随着我国社会经济的不断发展,我国工业生产对于能源需求总量不断提高,其中石油能源是工业生产中所需要的重要能源类型。我国石油能源主要依赖进口,这对于我国经济发展和能源安全战略是十分不利的,因此需要提高我国石油开采效率,提高石油产量,缓解我国能源紧张的问题。表面活性剂作为三次采油中的有效方法之一,能够使原油采收率比水驱提高20%以上。对三次采油用新型两性离子表面活性剂性能评价及应用进行了深入的研究与分析,并提出了一些合理的意见和优化应用措施,旨在进一步加强两性离子表面活性剂的应用,提高我国石油能源综合采收效率。

甜菜碱型表面活性剂的研究进展

甜菜碱表面活性剂是表面活性剂的重要分支之一,具有许多独特的性能,在诸多领域展现出巨大的工业应用价值。综述分别从甜菜碱型表面活性剂的结构和性质、合成方法、溶液性能(包括表面张力、界面张力、稳定性和抗菌性等)和应用(包括灭火剂、润湿剂、抗菌剂、抗氧化剂和抗紫外线剂等)四个维度对甜菜碱型表面活性剂的研究进展进行了全面介绍。

低渗高盐油藏两性离子-阴离子表面活性剂复配驱油协同效应研究

在地层水(矿化度为183.4 g/L,钙镁离子总浓度为1.4 g/L)中,通过优化两性离子DB-18和阴离子磺酸盐AS-1表面活性剂的复配比,研究了二者在耐盐性、降低界面张力、乳化性、岩心表面润湿性、静态吸附方面的协同效应,并考察了该复配体系提高原油采收率能力及岩心恢复情况,探索影响该体系协同作用的因素。研究结果表明,复配表面活性剂总浓度为0.3%,DB-18和AS-1质量比大于1000∶12时体系对地层水耐盐性好,而且DB-18与低浓度的AS-1复配能够显著降低原油/地层水的界面张力至10^(-2) mN/m数量级。同时该体系对乳化的原油/地层水相对稳定,使油湿性储层岩心切片向水湿转变(接触角128.5°至77.1°),高盐度水没有明显影响复配体系在岩心表面润湿性。进一步的岩心驱替实验显示当驱油剂注入量0.3 PV时,采收率提高13%以上,且注入驱油剂后岩心渗透率恢复值达85%以上。

生物基两性离子型表面活性剂在不同驱油体系中的乳化稳定动力学

为探索生物基两性离子型表面活性剂(CNBS)在矿化度高于5 g/L体系中的驱油性能,研究该表面活性剂在不同驱油体系中的界面活性和乳化稳定动力学。结果表明,当该表面活性剂质量浓度为1.29 g/L、矿化度为32 g/L、NaOH质量分数为2.5%时,形成稳定W/O型乳状液,油/水界面张力降低至9.60×10^(-4) mN/m。当体系中总含水体积分数在40%~80%范围时,表面活性剂的加入有利于形成W/O型乳状液,且表面活性剂浓度是影响模拟乳状液稳定动力学的关键因素;随其浓度增大,模拟乳状液的破裂速率常数降低、半衰期和油相含水率增大,模拟乳状液的稳定性增强;当表面活性剂质量浓度为1.50 g/L,模拟乳状液稳定性最好。该表面活性剂与NaOH和黏均相对分子质量为2.5×10^(7)的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)具有良好的协同效应,当表面活性剂浓度较低时,三元体系形成稳定W/O型乳状液。分子动力学模拟结果表明,油/水中加入该表面活性剂可使油/水界面膜厚度增大、界面能降低,形成稳定的乳状液;体系中加入NaCl和NaOH,油/水界面膜厚度和界面能均降低,乳状液的稳定性增强。

阳离子和两性表面活性剂在聚甲基丙烯酸甲酯表面的吸附行为

利用座滴法研究了阳离子表面活性剂十六烷基醚羟丙基季铵盐(C16PC)、十六烷基聚氧乙烯醚羟丙基季铵盐(C16(EO)3PC)和两性离子表面活性剂十六烷基醚羟丙基羧酸甜菜碱(C16PB)、十六烷基聚氧乙烯醚羟丙基羧酸甜菜碱(C16(EO)3PB)溶液在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面上的润湿性质,考察了表面活性剂类型及浓度对接触角的影响趋势.研究发现:低浓度条件下表面活性剂分子可能以平躺的方式吸附到固体界面,且亲水基团靠近固体界面,PMMA表面被轻微疏水化;在高浓度时则通过Lifshitz-vander Waals作用吸附,亲水基团在外,PMMA表面被亲水改性.聚氧乙烯基团(EO基团)的引入对阳离子表面活性剂的接触角影响不大;而含有聚氧乙烯基团的两性离子表面活性剂在PMMA界面上以类似半胶束的聚集体吸附,大幅度降低接触角.

两性/阴离子表面活性剂清洁压裂液性能评价

为解决阳离子型表面活性剂压裂液的性能缺陷,采用两性离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂制备出了清洁压裂液,考察了其性能特征。研究结果表明,两性/阴离子表面活性剂清洁压裂液黏度随KCl加量的增大先增加后减小。随SDS加量的增大而增加。组成为2.24%甜菜碱+0.9%十二烷基硫酸钠(SDS)+6.2%KCl的两性/阴离子表面活性荆清洁压裂液在65℃、170 s^(1)下恒温剪切约40 min,压裂液黏度保持在59.5 mPa·s左右,耐温耐剪切性较好。在室温、55℃、65℃条件下,砂粒在压裂液中的沉降速率分别为0.02、0.14、0.51 mm/s,携砂性较好。煤油加量为2%时。压裂液快速破胶。破胶液黏度2.15 mPa·s,表面及界面张力分别为26.542和0.8562 mN/m,无残渣。压裂液在天然岩心的滤失系数为5.6×10^(-4)m/min^(1/2),滤失性较好。破胶液对岩心渗透率的伤害率为19.1%。比较适合于温度在65℃以内的地层。

两性离子/阴离子表面活性剂复配体系协同作用的研究

研究了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和两性离子表面活性剂月桂酰胺丙基甜菜碱(LMB)的形成胶束能力和降低表面张力能力的协同增效作用。发现SDS和LMB质量比在7:3至3:7范围内增效作用显著。并考察了无机盐对表面活性剂复配体系泡沫性能的影响,结果表明,低浓度的无机盐会使表面活性剂复配体系表面张力和CMC下降,发泡力上升,高浓度的无机盐会使表面活性剂复配体系发泡力下降。例如0.1mol/L的NaCl使0.0025%的复配体系表面张力下降1.73mN/m,0.17mol/L的NaCl使2%的复配体系泡沫高度上升7.2%,而NaCl浓度超过0.26mol/L后会使泡沫高度降低。

两性离子双子表面活性剂的合成与性能

以十二烷基二甲基叔胺、1,3-二氯-2-丙醇和氯磺酸为原料合成了一种连接基团上接有硫酸酯基的两性离子双子表面活性剂(GS-S)。产物结构经红外光谱和核磁共振氢谱进行确证,并对其表面张力、润湿性、油水界面张力、耐盐性、泡沫性和乳化性等性质进行了测试。结果表明,与结构相似的阳离子双子表面活性剂(GS-O)相比,合成的GS-S具有较高的表面活性、良好的乳化能力和泡沫性能,临界胶束浓度(CMC)仅为2.3×10^(-4)mol/L,临界表面张力(γCMC)为28.43m N/m;当GS-S浓度为1×10^(-4)mol/L时,可将油水界面张力降至低界面张力(1.11×10^(-2)m N/m);可改变水在石蜡膜上的润湿状态,当GS-S浓度为1×10^(-3)mol/L时,接触角从110°左右(去离子水在石蜡膜上的接触角)降至约64°;另外,其还具有良好的耐盐性(NaCl质量浓度<35 g/L时不析出)。

烷基甜菜碱类两性离子型表面活性剂胶束化行为的分子模拟研究

以两性离子型表面活性剂甜菜碱为研究对象,采用粗粒度分子动力学方法,构建不同结构的烷基甜菜碱模型,考察其联结基团和疏水尾链对溶液体系中自聚体的溶液行为的影响,分析了自聚体胶束的弯曲角分布、相对形状各异性以及径向分布函数等参数,探究了球形、棒状、分支状胶束的形状转变机制。研究结果表明,随着浓度的增加,在联结基团的作用下,两性离子型表面活性剂分子发生弯曲,小胶束交联融合形成棒状—分支状胶束转变;疏水尾链长度增加会导致胶束体积变化从而降低分子间相互作用,小胶束易融合形成球形—棒状胶束的形状转变。文章为相似体系下的理论探索提供了一种创新的思维角度,对两性离子型表面活性剂的研究和应用有一定的指导意义。

支链化阳离子和甜菜碱表面活性剂对聚四氟乙烯表面润湿性的影响

利用座滴法研究了支链化阳离子表面活性剂十六烷基羟丙基氯化铵(C16GPC)和两性离子表面活性剂十六烷基羧酸甜菜碱(C16GPB)在聚四氟乙烯(PTFE)表面上的吸附机制和润湿性质,考察了表面活性剂浓度对表面张力、接触角、粘附张力、固液界面张力和粘附功的影响趋势.研究发现,低浓度条件下,表面活性剂疏水支链的多个亚甲基基团与PTFE表面发生相互作用,分子以平躺的方式吸附到固体界面;支链化表面活性剂形成胶束的阻碍较大,浓度大于临界胶束浓度(cmc)时,C16GPC和C16GPB分子在固液界面上继续吸附,与PTFE作用的亚甲基基团减少,分子逐渐直立,固液界面自由能(γsl)明显降低.对于支链化的阳离子和甜菜碱分子,接触角均在浓度高于cmc后大幅度降低.

适合高温高盐碳酸盐岩油藏的表面活性剂驱油剂制备及应用

针对常规表面活性剂驱油剂无法在高温高盐碳酸盐岩油藏中发挥高效驱油作用的问题,室内以长链烷基叔胺(碳链长度为10)、环氧氯丙烷以及氯磺酸等为主要合成原料,研制出了一种适合高温高盐碳酸盐油藏的新型两性离子型Gemini表面活性剂驱油剂(GFSS-3),采用红外光谱和核磁共振氢谱(1H-NMR)对其结构进行了表征,并对其综合性能进行了评价。结果表明:GFSS-3具有良好的界面活性、耐温抗盐性能、润湿反转性能和抗吸附性能;当其质量浓度为0.2%时,在温度为120℃,矿化度为25.35×10^(4)mg/L下老化30 d后,油水界面张力值仍能达到8.9×10^(-3)mN/m;可将碳酸盐岩石表面润湿性由亲油性转变为亲水性;在岩心粉末中吸附5次后,油水界面张力值仍能达到9.2×10^(-3)mN/m;GFSS-3还具有良好的驱油效果,能使水驱后的采收率继续提高15%以上。现场应用结果表明,目标区块2口井采取注GFSS-3驱油措施后,日产油量均提升一倍以上,含水率显著降低。说明新型两性离子型Gemini表面活性剂驱油剂GFSS-3能够满足高温高盐碳酸盐岩油藏提高采收率的需求。