季铵型Gemini表面活性剂的研究及应用

综述了季铵型Gemini表面活性剂的合成方法、理化性能(包括界面吸附、表面活性、临界胶束浓度、微观形态、协同效应等),并介绍了其在杀菌、缓蚀、驱油、助染等方面的应用。

甜菜碱/AOS/Gemini季铵盐三元复合型泡排剂的研制与性能评价

泡沫排液技术是保障气井产量的重要手段,研发高性能的泡排剂极其关键。为适应高矿化度、高凝析油含量及高温等苛刻气井环境,以椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱(CHSB)作为主剂,α-烯基磺酸钠(AOS)和合成的Gemini阳离子表面活性剂CAGB作为辅剂制备了一种高效环保的三元泡排体系。结果表明,三元复配体系AOS/CAGB/CHSB在摩尔比为12∶3∶35、总量为20 mmol/L时性能最优,泡沫体积和半衰期分别达到360 mL和30.27 min;在含有30%甲醇的泡排剂溶液中,测得的携液率最高可达31%,发泡率为95%;在含有0%~50%凝析油的泡排剂溶液中,三元泡沫体系表现出良好的性能,其中在凝析油含量为20%时,测得的携液率最高可达38%,发泡率为95%;优选的三元复配体系AOS/CAGB/CHSB对盐离子耐受性较差,加入螯合剂(氨三乙酸三钠(NTA))后,三元复配体系在矿化度为150 g/L的溶液中仍能稳定发泡和携液;温度大于50℃时,泡沫的携液率也逐渐增加,温度在90℃时,携液率在95%以上。此外,通过表面张力测试、泡沫微观结构观察也证实了该泡排剂体系存在的协同效应使其起泡、稳泡和泡沫携液能力得到有效提升。

季铵盐型Gemini表面活性剂诱导囊泡结构改变机理研究

用动态光散射技术以及荧光探针方法,研究了不同连接基长度的季铵盐型Gemini表面活性剂对卵磷脂囊泡结构改变的影响,并借助理论模型和临界堆积参数理论探索了Gemini表面活性剂诱导囊泡结构改变的机理.实验结果表明,表面活性剂诱导囊泡结构改变的主要原因是表面活性剂嵌入到囊泡的双分子层中,从而改变了囊泡的表面电荷强度以及嵌入后的表面活性剂在囊泡双分子层中分布的不均匀性.此外,表面活性剂分子的结构也会对其产生影响,不同连接基长度的季铵盐型Gemini表面活性剂对囊泡结构改变的影响不完全相同,但会呈现出一定的规律性.

羟基和酯基型Gemini双季铵盐表面活性剂在煤沥青表面的润湿特性

以自制的羟基和酯基型Gemini双季铵盐表面活性剂为研究对象,在考察其表面活性的基础上,进一步研究了表面活性剂在煤沥青表面的润湿性。研究表明,羟基型Gemini表面活性剂在煤沥青表面的接触角随疏水链长度的增长呈先减小后增大趋势,其中C_(12)-OH在煤沥青表面的润湿效果最好;对于m-n-m酯基型Gemini表面活性剂而言,接触角随疏水链长度的增长而降低。当疏水链长度一定时,m-6-m在煤沥青表面的润湿效果比m-2-m好。在一定浓度范围内,C_(10)-OH、C_(12)-OH和12-2-12 3种Gemini表面活性剂的表面张力与其在煤沥青表面黏附张力呈线性关系。煤沥青表面的Zeta电位随Gemini表面活性剂浓度的增大呈先增大后趋于平稳的趋势。

三次采油用Gemini季铵型表面活性剂LTS的性能及应用

使碳数大于2的α,ω-二溴代烷与烷基二甲胺在无水乙醇中反应,得到了gemini季铵盐表面活性剂LTS,在45℃考察了LTS作为降压增注驱油剂的性能,配液用水为矿化度4902mg/L的大庆采油五厂模拟注入水。用电渗法测定,LTS溶液浓度由600mg/L增至800mg/L时,石英砂在LTS溶液中的表面zata电位由负变正。在石英砂上的饱和吸附量,LTS为0.082mg/L,石油磺酸盐ORS-41为0.102mg/L。LTS溶液浓度为500～600mg/L时,与大庆采油五厂原油间的界面张力降至10-3mN/m超低值。动态和静态接触角测定表明,100～800mg/L的LTS溶液可使亲油玻片表面变亲水,600mg/L的LTS溶液使亲水人造石英砂岩心表面变强亲水。Kg0.005～0.008μm2的人造砂岩岩心水驱之后用LTS溶液驱油,当LTS浓度由200mg/L增至1000mg/L时,注LTS压力相对于注水压力的降低率由26.74%增至42.85%,采收率增幅由5.80%增至14.96%。在大庆采油五厂平均渗透率0.01μm2的低渗透油层的6口井注入600mg/L的LTS溶液,单井日注量30～45m3,共注90天,此后平均注水压力下降0.9MPa,单井日增注8.5m3,对应油井年增产油1429t。

季铵盐型Gemini表面活性剂去除铜绿微囊藻

研究了5种不同结构的季铵盐型表面活性剂对铜绿微囊藻的去除率,对比发现具有Gemini双子结构的季铵盐型表面活性剂比普通的单链表面活性剂对铜绿微囊藻的去除率高,且烷烃链越长去除效果越好。以去除率最高的16-6-16季铵盐型Gemini表面活性剂为研究对象,探讨了16-6-16活性剂用量、藻液浓度、pH及离子强度等对除藻效果的影响。结果表明：随着16-6-16活性剂用量的增加,藻细胞的去除率逐渐增加,在较高的藻浓度（A_（683）为0.402）下,仅需5 mg/L的16-6-16活性剂即可破坏藻细胞的完整性,导致其死亡,当16-6-16活性剂用量达到20 mg/L时,24 h后的藻细胞及叶绿素a的去除率可达90%;固定16-6-16活性剂的投加量为20 mg/L,随着藻浓度增大,16-6-16活性剂对藻细胞的去除率提高;当铜绿微囊藻的吸光度（A_（683））为0.4±0.02时,藻细胞去除率最高;16-6-16活性剂除藻的最适pH为7~9;随着溶液离子强度增加,藻细胞去除率降低。最后根据透反射生物显微镜观察灭藻前后藻细胞微观结构的变化及藻液Zeta电位的测试,初步探讨了季铵盐型Gemini表面活性剂去除铜绿微囊藻的机理。

季铵盐型Gemini表面活性剂水溶液的表面和油-水界面特性

用DCAT-21型表面张力及接触角仪测定了不同结构的季铵盐型Gemini表面活性剂C_n-s-C_n·2Br溶液的表面张力和界面张力变化,为选择一种较好的表面活性剂作为驱油剂提供基础。结果表明,烷基链长n均为12时,随联接基团数s的增加,季铵盐型Gemini表面活性剂降低表面和界面张力能力减小。s相同时,随着烷基链长n增加,Gemini表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)减小。加入无机盐可以进一步降低Gemini表面活性剂的CMC值。季铵盐型Gemini表面活性剂的CMC值较类似结构的单链单头普通表面活性剂的CMC值低,且达到最低界面张力时的浓度比单链单头普通表面活性剂低2个数量级。Gemini表面活性剂的高表面活性主要由其特殊的分子结构所决定。

新型草酸二酯类Gemini季铵盐表面活性剂的制备

在环境中可自然降解的表面活性剂是目前研究的热点之一。为了获得良好的界面活性,同时提高表面活性剂的降解性能,以草酸、十二烷基二甲基胺和环氧氯丙烷为反应原料制备了一种新型的Gemini季铵盐阳离子表面活性剂。详细的探讨了反应时间、反应温度、反应溶剂等条件对产物的影响,并使用傅里叶变换红外光谱测试产物的特征基团。研究发现,在反应过程中,最佳的反应溶剂为乙醇,最佳反应温度为50℃,最佳反应时间为10h。

新型易降解的季铵盐型Gemini表面活性剂的合成

N,N-二甲基丙二胺与脂肪酸(癸酸、月桂酸或肉豆蒄酸)反应制得长链酰胺(3a～3c);3与1,4-二溴丁烷反应合成了新型易降解的季铵盐型Gemini表面活性剂(1a～1c),其结构经1H NMR和IR表征。测试结果表明,1具有极低的临界胶团浓度、较强的乳化和增溶能力。

季铵盐型Gemini表面活性剂的胶束化动力学研究

采用停流法并结合Aniannson-Wall理论,研究了联接基为(CH2)2,(CH2)3,(CH2)4和(CH2)6的季铵盐型Gemini表面活性剂胶束的形成-破坏过程.动力学的研究结果表明,胶束形成-破坏过程的弛豫时间(τ2)与联接基的长度、表面活性剂的浓度、反离子的浓度以及温度有关.随联接基长度的增加,季铵盐型Gemini表面活性剂胶束形成-破坏过程的弛豫时间缩短.当温度高于293K时,随着反离子浓度的增加,1/τ2将出现一个最低值.根据核化焓结果提出了不同的联接基长度的季铵盐型Gemini表面活性剂具有不同的胶束形成-破坏过程的机理.

酯基Gemini型季铵盐表面活性剂与SDS的相互作用

研究了酯基Gemini型季铵盐表面活性剂[Cm-1H2m-1COOCH2CH2(CH3)2N+(CH2)n+N(CH3)2CH2CH2OOCCm-1H2m-1]·2Br-(简称II-m-n,m=10,12;n=3,4,6)与十二烷基硫酸钠(SDS)的复配体系的相互作用以及无机盐(NaBr)对复配体系表面活性的影响.结果发现,其复配体系具有显著的胶团化协同增效作用和降低表面张力的增效作用,并且II-10-n与SDS的复配体系的增效作用具有等链长效应.II-m-n/SDS复配体系的胶团化协同增效作用随n增大而增强.混合胶团中II-m-n与SDS的摩尔比均近似为1∶1,显示各复配体系的混合胶团均带电性,因此NaBr的加入能增强复配体系的表面活性和促进混合胶团的形成.

季铵盐型gemini表面活性剂的合成及性能研究

以N,N-二甲基十二烷基叔胺与2,2′-二氯乙醚为原料,合成了季铵盐型gemini表面活性剂QAGS;采用IR和元素分析对合成产物进行了结构表征;研究了反应时间、溶剂类型及用量以及反应物物质的量比对产率的影响;并考察了QAGS的表面活性。结果表明:当N,N-二甲基十二烷基叔胺和2,2′-二氯乙醚的物质的量比为3.0∶1、反应介质为乙腈、乙腈用量为45mL、反应时间为72h时,QAGS的产率最高达22.76%;QAGS水溶液的表面张力随其浓度的增大而急剧减小,浓度达到1.054mmol·L-1时,表面张力基本不变;QAGS的饱和吸附量为1.597×10-6 mol·m-2,分子截面积为1.04nm2。

两种系列新型季铵盐Gemini表面活性剂的杀菌活性

考察系列季铵盐Gemini表面活性剂C12-S2En-C12·2Br(n=1,3)和C12-S(?)-C12·2Br(s=2,3,4,6)对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的悬液定量杀菌效果,并与十二烷基三甲基溴化铵(C12TABr)的效果比较.结果表明,C12-S2En-C12·2Br和C12-S(?)-C12·2Br具有比C12TABr优良得多的杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的能力.作用10 min后,对这3种菌均达到杀灭99.9％以上的效果.

季铵盐型Gemini表面活性剂的合成应用研究进展

季铵盐型Gemini表面活性剂具有正电荷性、吸附性强、易形成亲油性膜层、易生物降解等优点,在原油开采、纺织、医药、造纸、皮革、日用化工等领域具有广泛的用途。介绍了季铵盐型Gemini表面活性剂的分类,综述了季铵盐型Gemini表面活性剂的合成方法及应用领域,展望了新型季铵盐Gemini表面活性剂的未来发展方向。

季铵盐型Gemini表面活性剂的合成研究进展

Gemini型表面活性剂具有双亲水基及双亲油基的特殊结构,能极大地提高表面活性。本文综述了各类季铵盐型Gemini表面活性剂的合成工艺,重点介绍了不同季铵盐型Gemini表面活性剂的合成路线,讨论了合成中存在的问题,展望了今后的发展趋势。

季铵盐型Gemini表面活性剂G12对纳米P(St-BA)乳液性能的影响

自制新型Gemini阳离子表面活性剂G12,通过电导法确定其临界胶束浓度(CMC)比对应的传统表面活性剂如十二烷基三甲基溴化铵的CMC低接近一个数量级,且随温度的升高而增大;以G12为乳化剂,在偶氮二异丁基脒盐酸盐(AIBA)的作用下,制备了纳米阳离子型苯乙烯—丙烯酸丁酯聚合物乳液,分别考察了G12用量、聚合温度、引发剂用量对乳液性能的影响。结果表明,乳胶粒子的粒径随聚合温度的升高逐渐减小、随G12用量和AIBA用量的增加而减小。当G12用量为2%、温度为75℃、AIBA用量为0.8%时制得的乳液性能最佳。

酯基Gemini型季铵盐表面活性剂的合成与性能

合成了一系列酯基Gemini型季铵盐表面活性剂:烷基-α,ω-双(二甲基酰氧乙基溴化铵),标记为II-m-n(m=12,14;n=3,4,6);采用红外光谱和核磁共振进行结构表征.测定了相关的性能,结果表明,酯基Gemini型季铵盐表面活性剂具有很强的胶束生成能力,其临界胶束浓度(cmc)为2.63×10-4～ 4.17×10-4 mol·L-1(m=12)及2.88×10-5～ 4.46×10-5 mol·L-1(m=14),分别比相应的单季铵盐表面活性剂的临界胶束浓度低两个数量级;其泡沫稳定性、乳化性能和杀菌性明显优于相应的单季铵盐表面活性剂.

Gemini型季铵盐表面活性剂的合成及应用

本文介绍了Gemini型季铵盐表面活性剂的结构,综述了近年来Gemini型季铵盐表面活性剂的合成研究进展及该类表面活性剂的应用情况。

新型季铵化多羟基Gemini表面活性剂的合成及其表面性能

2-甲氨基乙醇和二乙醇胺分别与十二烷基溴经取代反应制得叔胺(2a和2b);2a,2b及N,N-二甲基十二烷基叔胺分别与1,3-二溴丙烷反应合成了Gemini表面活性剂(3a^3c),其中3a和3b为新化合物,其结构经1H NMR表征。表面活性测试结果表明,3a^3c的CMC分别为0.859 4 mmol·L-1,0.769 1 mmol·L-1和0.962 9 mmol·L-1,呈随羟基数量的增加而降低趋势。

Gemini型季铵盐阳离子表面活性剂催化双烷基联苯酮的还原

本文报道了通过黄鸣龙还原反应还原长链烷基联苯酮，合成了三种长链烷基联苯，其中的两种化合物首次报道。以联吡啶季铵盐为相转移催化剂对双烷基联苯酮的黄鸣龙还原反应进行催化，产率提高了20％～40％，反应时间从55小时缩短为23小时。作为对比，十六烷基三甲基溴化铵、溴代十六烷基吡啶、十二烷基苯磺酸钠也作为催化剂对双烷基联苯酮进行催化还原，结果表明Gemini表面活性剂在双烷基联苯酮的还原中较上述三种传统表面活性剂具有更好的催化性能。