羧基和磺基甜菜碱表面活性剂的合成与溶液性质研究

以棕榈酸和N,N-二甲基丙二胺为主要原料通过酰胺化缩合反应合成棕榈酰胺中间体,再分别与氯乙酸钠和3-氯-2-羟基丙磺酸钠经季铵化反应,合成棕榈酰胺二甲胺羧基甜菜碱(C16ZC)和棕榈酰胺二甲胺羟丙基磺基甜菜碱(C16ZS),测定了无机盐、温度对表面活性剂的表面张力(γ)和临界胶束浓度(cmc)的影响,用Gibbs胶束公式计算了表面性能参数,并探讨了无机盐对表面活性剂溶液黏度的影响。实验结果表明,C16ZC的cmc低于C16ZS,无机盐的加入对C16ZC的cmc以及临界胶束浓度下的表面张力(γcmc)的影响大于C16ZS,二价盐Ca Cl2对cmc的影响比一价盐Na Cl更大。温度上升,2种甜菜碱的cmc和γcmc略有降低。热力学参数表明,C16ZC的Gibbs自由能比C16ZS更小,易于形成胶束,且2种甜菜碱形成胶束的过程均属于熵驱动。适量无机盐的加入有利于甜菜碱表面活性剂的增稠,C16ZC的溶液黏度比C16ZS对无机盐更敏感。

两种磺基甜菜碱的溶液性能研究

以烷基酚、环氧氯丙烷、二甲胺和3-氯-2羟基丙烷磺酸钠为主要原料经醚化、叔胺化和季铵化,合成了十二烷基酚磺基甜菜碱两性表面活性剂(DPMS),并对其结构进行了表征,测试了无机盐对溶液的表面活性的影响,并与十六烷基丙烷磺基甜菜碱(CP16S)进行了对比;探讨了温度、无机盐对溶液临界胶束浓度(CMC)的影响,用Gibbs胶束公式计算了表面性能参数。实验结果表明,DPMS和CP16S在蒸馏水中的CMC分别为0.218mmol/L和0.031mmol/L,对应浓度下的表面张力(γCMC)分别为32.24mN/m和30.55mN/m,无机盐浓度提高,CMC下降幅度不大;酚磺基甜菜碱形成胶束的过程属于焓和熵共同驱动过程。CP16S与C8~12的烷烃间的界面张力比DPMS高,在2.6~3.6mN/m,DPMS与癸烷界面张力可达到0.057mN/m;矿化度增加,DPMS与胜利原油的界面张力先降低后增加,当矿化度组成为2.5%NaCl+0.1%CaCl2时,DPMS达到0.019mN/m,表明DPMS具有较强的降低胜利原油界面张力的能力。