联结基团含羟基的季铵盐Gemini表面活性剂的合成及胶团化行为研究

合成了一种联结基团为含羟基亚甲基链的季铵盐Gemini表面活性剂,即C12-3(OH)-C12.2Cl,用红外光谱、核磁共振及元素分析对它们的结构进行了鉴定,并对影响反应的因素进行了讨论,得出了合成C12-3(OH)-C12.2Cl的最佳条件为十二叔胺:十二叔胺盐酸盐:环氧氯丙烷摩尔比为2.0∶1.0∶1.0,以正丙醇为溶剂,在回流温度下反应3 h,产率可达94.5%以上;采用表面张力法、瞬态荧光法研究了C12-3(OH)-C12.2Cl在水溶液中的胶团化行为,发现C12-3(OH)-C12.2Cl的胶团生成能力远比其单体强,cmc值降低一个数量级,胶团聚集数随表面活性剂浓度增大而增大。

以乙二胺为联结基团的阴离子型Gemini表面活性剂的合成

探讨了以乙二胺为联结基团的阴离子型Gemini表面活性剂的合成方法,并对各种方法的优缺点进行了分析.以乙二胺、丙烯酸甲酯和月桂酰氯为主要原料,合成了N,N′-双月桂酰基乙二胺二丙酸钠,采用红外光谱和核磁共振谱对其结构进行了分析表征,验证了其Gemini型结构.

联结基团长度对双酯Gemini季铵盐的捕收性能影响

通过浮选试验、表面张力、接触角、Zeta电位测试、分子动力学模拟,探究3种双酯Gemini季铵盐捕收剂(DQAS2、DQAS4、DQAS6)的联结基团长度对其捕收性能的影响。结果表明,与十二胺盐酸盐(DDAH)相比,自制捕收剂在较宽的pH值(3~11)范围内对石英有更好的捕收能力,捕收剂浓度为5×10^(-6)mol/L时,石英的上浮率依次为DQAS4(67.57%)>DQAS2(58.42%)>DQAS6(38.24%);双酯Gemini季铵盐捕收剂对石英表面润湿性改变由强到弱依次为DQAS4>DQAS2>DQAS6;捕收剂的表面活性大小为DQAS4>DQAS6>DQAS2;Zeta电位测试结果表明DQAS4与DQAS2在石英表面吸附较强;分子动力学模拟的结果表明双酯Gemini季铵盐DQAS4与石英表面相互作用能最强。因此,中间长度联结基团的双酯Gemini季铵盐DQAS4具有更优的表面物化性能和捕收性能。

联结基团对甜菜碱型双子表面活性剂清洁压裂液性能的影响

甜菜碱型双子表面活性剂因具有低污染、低伤害优势,可作为清洁压裂液应用于油田开采。以芥酸、N,N-二甲基-1,3丙二胺、3-氯-2-羟基丙磺酸钠为原料,分别以六亚甲基二异氰酸酯(简称HDI)、甲苯二异氰酸酯(简称TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(简称IPDI)为联结基团,合成了不同联结基的甜菜碱型双子表面活性剂GAS-22-n(n=IPDI,HDI,TDI),研究了联结基团对其性能的影响。实验结果表明:GAS-22-HDI结构中的柔性基团长碳链易于弯曲,分子间作用力强,受外力影响较小,更易形成胶团,使其具有良好的抗盐性、较低的表面张力和cmc值。而GAS-22-TDI结构中的刚性基团苯环体积较大,胶束聚集形成较粗的蠕虫状聚集体,进一步构成致密的三维网络结构,赋予其良好的耐温耐剪切性、悬砂性和黏性。

联结基团对酯基型双子表面活性剂驱油性能的影响

以丁二酸、辛二酸、N,N-二甲基乙醇胺、2-[2-(二甲基氨基)乙氧基]乙醇和溴代十四烷为原料,合成了具有不同联结基团的酯基型阳离子双子(Gemini)表面活性剂(GS14-EG m-14和GS14-EEG m-14(m=2,6)).通过核磁共振氢谱(1H NMR)和红外光谱(FTIR)对其结构进行表征,并利用表面张力仪、荧光光谱仪、光学接触角测量仪和界面张力仪对乳液相行为进行探究.结果表明,联结基团中乙氧基的引入会使Gemini表面活性剂的表面张力从33.50 mN/m增加到37.11 mN/m;同时,随着联结基团疏水链长度的增加,Gemini表面活性剂临界胶束浓度(CMC)逐渐增加,GS14-EG m-14的CMC最低为2.05×10-4 mol/L.乳液相行为研究表明,表面张力较低的GS14-EG m-14乳化体系可以最大限度把油滴增溶到表面活性剂形成的胶束中,形成均一稳定的乳化体系,油-水分离时间最高可达210 min.GS14-EG 6-14仅用24 min即可将油/水界面张力降低至1.55×10-2 mN/m,其最终驱油效率为54.3%.

阴离子双子表面活性剂性能研究

分子结构是双子表面活性剂的合成设计的根本,若结构与性能之间存在一定规律,即可选择最佳合成方案优化产物的性能。该文参照了国家标准测试方法,系统研究了阴离子双子表面活性剂GS10-2-10、GS10-4-10、GS12-2-12、GS12-4-12的表面活性、起泡性、乳化性、增溶性、润湿性、抗硬水能力等变化规律,与传统单链表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)进行了对比,并从分子结构上分析了原因。结果表明,该系列阴离子双子表面活性剂各项性能均明显优于传统表面活性剂SDS;而且在其他条件一定时,碳链和联结基团长度适度增加,均可增强双子表面活性剂的各项性能。

双子表面活性剂溶液的表面活性的研究

研究了阳离子型双子表面活性剂,二溴化-N,N'-二(二甲基烷基)乙(己)二铵,以及它们与阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)复配体系的表面活性,测定了上述体系的平衡态表面张力.结果表明:双子表面活性剂的表面活性大大高于十二烷基三甲基溴化铵(DTAB);对于两种双子表面活性剂,其表面活性和表面张力时间效应受其联接基团的影响远大于其烷基链的影响.双子表面活性剂与SDBS复配,其协同效应不如DTAB.动态表面张力测定得到它们的各种参数:ti,tm,γm,t*和n等值,结果表面双子表面活性剂的瞬时活性也高于DTAB.

阴离子双子表面活性剂表面活性研究

采用滴体积法测定系列阴离子双子表面活性剂溶液的表面张力,并作图得到其临界胶束浓度,从表面张力和临界胶束浓度两方面讨论了分子结构、盐等因素对双子表面活性剂表面活性的影响。实验结果表明,适当增加疏水碳链长度和联结基团长度、加入盐(NaCl,CaCl2,MgCl2)等都能有效降低双子表面活性剂的表面张力和临界胶束浓度,增大其表面活性。所得结论对高活性阴离子双子表面活性剂的研制及应用具有指导意义。

季铵盐型Gemini表面活性剂气液界面行为研究

合成了不溶于水的季铵盐型Gemini表面活性剂18-s-18(=3,4,6,8,10,12),研究了联结基团长度对Gemini表面活性剂在气液界面上的性质的影响。结果表明:对不同长度的联结基团,表面压-分子面积曲线很相似;极限面积在s≤6时几乎成直线快速增加,并在s=10时达到最大值,s>10时稍微下降。

Gemini表面活性剂C_(12)-3-C_(12)·2Br及C_(12)-3(OH)-C_(12)·2Cl的合成及表面活性

合成了联结基团分别为亚甲基链及含羟基亚甲基链的两种季铵盐Gemini表面活性剂,即C12-3-C12.2Br及C12-3(OH)-C12.2Cl。用红外光谱、核磁共振及元素分析对它们的结构进行了鉴定,并对影响反应的因素进行了研究,得出了合成C12-3-C12.2Br的最佳条件为:n(N,N-二甲基十二烷基胺)∶n(1,3-二溴丙烷)=2.2∶1.0,以乙醇作溶剂,在回流温度下反应24 h,产率可达80%以上。合成C12-3(OH)-C12.2Cl的最佳条件为n(二甲基十二烷基叔胺)∶n(二甲基十二烷基叔胺盐酸盐)∶n(环氧氯丙烷)=2.0∶1.0∶1.0,以正丙醇为溶剂,在回流温度下反应3 h,产率可达94.5%以上。测定了它们的表面张力γ、临界胶束浓度cmc及降低水溶液表面张力的效率C20,结果表明:与相应的单头基单烷烃链表面活性剂相比,Gemini表面活性剂具有很低的cmc和很强的表面活性,联结基团对其性能有较大的影响。

新型表面活性剂Gemini研究进展

Gemini是一种新型表面活性剂,它以联结基团联结在头基或靠近头基处,使得表面活性剂的表面活性大幅度提高。综述Gemini表面活性剂结构特征、结构与性能关系,着重介绍其在生物技术、药物、采油等方面的应用前景。

磺酸盐表面活性剂研究进展(二)

（上接本刊第8期） 5双子型磺酸盐 双子型（Gemini）磺酸盐表面活性剂是一类新型的阴离子表面活性剂，它由联结基团通过化学键将2个或多个单体磺酸盐型表面活性剂连接在一起，由此产生高表／界面活性，低临界胶束浓度值，与传统的表面活性剂相比，其具有更高的表面活性，良好的水溶性和很低的Krafft点，