十六烷基聚氧乙烯醚羟丙基羧酸甜菜碱的表面扩张流变研究

利用悬挂滴方法研究居贝特醇十六烷基聚氧乙烯醚羟丙基羧酸甜菜碱(C16G(EO)3PB)的表面扩张流变性质,考察时间、表面压、工作频率及体相浓度对扩张模量和相角的影响.研究发现:与传统表面活性剂不同,C16G(EO)3PB分子在表面膜内的重排过程是其最为重要的特征;其性质主要由膜内分子的行为决定,扩散交换的作用可以忽略;表面膜的粘性来自膜内过程,相角大于45°.

对烷基苄基聚氧乙烯醚羧酸甜菜碱的合成与表面活性

以脂肪酸、苯、二缩三乙二醇为原料,经酰化反应、黄鸣龙还原反应、氯甲基化反应、威廉逊成醚反应、卤化反应、季铵化反应,合成出了3个对烷基苄基聚氧乙烯醚羧酸甜菜碱两性离子表面活性剂。用IR、1HNMR和ESI-MS对产物进行了结构鉴定。用Wilhelmy-plate法测定了30℃时它们在水溶液中的临界胶束浓度(CMC)和临界胶束浓度下的表面张力(γCMC)。实验表明,纯水溶液中表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)为10-4～10-6mol/L,临界胶束浓度下的表面张力(γCMC)为27～30 mN/m;随着苯环上长链烷基碳数(n=8、10、12)的增加,CMC分别为1.12×10-4、1.51×10-5、6.21×10-6 mol/L;γCMC分别为27.9、28.4、29.9 mN/m。结果表明,该类表面活性剂具有比较好的表面活性。

稳态荧光探针法研究对-烷基-苄基聚氧乙烯醚羧酸甜菜碱的聚集行为

利用荧光探针法和表面张力法测定了一类疏水基中含有苯基的新型甜菜碱两性离子表面活性剂对-烷基-苄基聚氧乙烯醚羧酸甜菜碱(ABECB)的临界胶团浓度(cmc)、胶团微极性和表面张力(γcmc).研究结果表明,荧光探针(芘)法可用来测定这类表面活性剂的临界胶团浓度(cmc),且测定结果与表面张力法(吊片法)接近;ABECB具有较低的cmc和γcmc值,表明此类表面活性剂具有优良的表面活性;胶团的微极性随着疏水链长的增大而略微减小,氧乙烯(EO)单元数的增大对ABECB胶团核内的微极性影响不明显.

对-(月桂基)苄基聚氧乙烯醚羧酸甜菜碱的合成与表面活性

以月桂酸、苯、聚乙二醇为原料,合成了4种具有不同氧乙烯数(分别为1,2,3,4)的对-(月桂基)苄基聚氧乙烯醚羧酸甜菜碱两性离子表面活性剂。用FTIR,1HNMR和ESI-MS对产物进行了结构鉴定。用吊片法测定了30℃时它们在水溶液中的临界胶束浓度(cmc)和表面张力(γcmc)。结果表明,水溶液中它们的cmc都达到了10-6mol·L-1,γcmc为29～35 mN·m-1;随着聚氧乙烯单元的增多,4种表面活性剂的cmc先变化不大后开始减小,而饱和吸附量则先增大后减小,分子在溶液表面的极限占有面积先减小后增大,相应的γcmc先减小后增大。

烷基聚氧乙烯醚磺基甜菜碱的构效关系研究

为了研究非-两性离子混合型表面活性剂的构效关系,以乙氧基(EO)长度n分别为1,2,3和4的N,N-二甲基-N-十二烷基聚氧乙烯醚磺基甜菜碱(C_(12)EO_nSBe)为研究对象,利用滴体积法、时间分辨荧光法等获得C_(12)EO_nSBe的临界胶束浓度(cmc)、胶束聚集数(Nm)等性质参数。实验结果表明:与分子结构相近的传统十二烷基磺基甜菜碱(C_(12)SBe)相比,C_(12)EO_nSBe的cmc更低;随着n增大,C_(12)EO_nSBe的cmc降低,饱和吸附量(Γ_m)增大,分子占据面积(A_(min))减小,临界胶束聚集数(N_(m,c))减小。

十四烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱的泡沫特性

以某油藏的温度、水质条件作为实验条件,以最大起泡体积作为起泡性能指标,以半衰期作为泡沫稳定性的指标,研究了十四烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱的泡沫特性。结果表明,实验条件下十四烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱的临界胶束浓度为1 200 mg/L;其水溶液起泡能力达到640 m L,半衰期5 014 s;在低于临界胶束浓度时,十四烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱的质量浓度越高泡沫越稳定,超过临界胶束浓度后因胶束的形成,泡沫稳定性略有下降。界面黏弹模量可以在一定程度上反映泡沫的稳定性,其值越低泡沫越稳定。

十二烷基羟丙基磺基甜菜碱对表皮葡萄球菌生物被膜的影响

通过表面活性剂十二烷基羟丙基磺基甜菜碱(Dodecyl hydroxypropyl sulfobetaine,DSB)对表皮葡萄球菌生物被膜内细菌代谢、生物被膜的清除效率和多糖胞间黏附素(Polysaccharide intercellular adhesion,PIA)形成等作用指标的检测,为DSB防止表皮葡萄球菌生物被膜污染提供理论及实践依据。以万古霉素为阳性对照,利用XTT减低法,评价DSB对表皮葡萄球菌生物被膜内细菌代谢的影响及对已形成的生物被膜的清除效率。采用刚果红培养基,观察DSB对PIA产生的影响,用激光共聚焦显微镜观察DSB对生物被膜作用的效果。结果显示,质量浓度为1024、512、256和128 mg/L的DSB对ATCC 35984生物被膜内细菌的代谢有极显著影响(P<0.001);质量浓度依次为64、32、16和8 mg/L的DSB在6、12和24 h对表皮葡萄球菌生物被膜均有显著的清除作用(P<0.001);质量浓度为16和8mg/L的DSB对PIA形成无明显影响。结果表明,DSB在影响表皮葡萄球菌生物被膜内细菌代谢及清除已形成的生物被膜等环节均可发挥显著作用。

十二烷基羟丙基磺基甜菜碱对产膜表皮葡萄球菌粘附作用的影响

通过表面活性剂十二烷基羟丙基磺基甜菜碱(DSB)对表皮葡萄球菌生物被膜菌粘附的抑制作用研究,为抗由表皮葡萄球菌生物被膜菌引起的相关感染提供新的探索方向和治疗途径。以万古霉素为阳性对照,利用XTT减低法评价DSB对表皮葡萄球菌初始粘附的影响。发现质量浓度为64 mg/L的DSB对表皮葡萄球菌初始粘附有显著的抑制作用;用质量浓度为512,256和128 mg/L的DSB对实验材料预处理后,对表皮葡萄球菌初始粘附的抑制作用明显。结果表明,DSB对表皮葡萄球菌形成生物被膜的初始粘附过程具有显著的抑制作用。

聚乙二醇与十二烷基羟丙基磺基甜菜碱相互作用的介观动力学模拟

采用介观动力学(MesoDyn)模拟方法研究了聚乙二醇(PEG)与十二烷基羟丙基磺基甜菜碱(DSB)在水溶液中的聚集行为,从介观层次上探讨了PEG以及与DSB混合体系的聚集过程和聚集形态,并对混合体系中DSB的体积分数、温度和剪切速率等影响因素进行了分析。实验结果表明,PEG在水溶液中随体积分数增加会形成球形、棒状、蠕虫状聚集体和网状结构;PEG与表面活性剂DSB之间存在着较强的协同作用,在较低的DSB体积分数下PEG即可产生聚集现象;随着温度的增加,PEG/DSB混合体系聚集变得较为困难,而且聚集的速度也逐渐变慢,说明整个聚集过程是放热的;并且剪切作用对体系聚集行为影响较大。

双十二烷基甲基羟丙基磺基甜菜碱的合成与性能

以异丙醇/水为溶剂,在碳酸钠和碘化钾存在下,用双十二烷基甲基叔胺和3-氯-2-羟基丙磺酸钠反应合成了双十二烷基甲基羟丙基磺基甜菜碱（diC12HSB）,经红外、质谱、核磁表征确认为目标产物.由于具有双长链烷基,diC12HSB水溶性较差,但具有良好的油溶性.25℃下diC12HSB在水/空气界面的饱和吸附量达到7.0×10-10 mol/cm2,相应的分子截面积为0.237 nm2,其临界胶束浓度约为1.8×10-5 mol/L,γcmc＜31 mN/m,即具有优良的表面活性.通过与亲水性磺基甜菜碱或羧基甜菜碱以及烷醇酰胺乙氧基化物类非离子表面活性剂复配,混合物中diC12HSB的摩尔分数为0.25 ～ 0.3,可在表面活性剂总质量分数为0.01％ ～0.3％范围内将大庆原油/地层水的界面张力降至超低,无需添加任何碱或无机盐.因此,diC12HSB可用作无碱驱油用表面活性剂.

降低甜菜碱表面活性剂中钠盐含量的研究

以环氧氯丙烷和亚硫酸氢钠、十二烷基二甲基胺为原料合成十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱,对产物进行分离,并检测其酸值、硫酸盐灰分含量、游离胺含量、季胺盐含量、活性物含量、氯化钠含量等指标。研究了乙醇-甲醇、甲醇-丙酮、乙醇-丙酮三种溶剂体系对降低十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱中氯化钠盐含量的影响,结果表明,当采用乙醇-丙酮体系时,V(乙醇)∶V(丙酮)=2∶7的除盐效果最佳,可使产品中氯化钠含量由原来的13.60%降至1.23%。

甜菜碱型两性表面活性剂对细胞的增殖抑制作用

为研究甜菜碱型两性表面活性剂结构与细胞毒性之间的关系,通过噻唑蓝(MTT)比色法检测了4种单长链烷基二甲基丙磺基甜菜碱和3种单长链烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱两性表面活性剂对中华仓鼠卵巢细胞(CHO)、人宫颈癌细胞(HeLa)及人体皮肤成纤维细胞(CCC-ESF-1)的细胞毒性。结果显示:这2类甜菜碱型两性表面活性剂的浓度越高,其细胞毒性越大;而且脂肪链长度越长,其细胞毒性越大。单长链烷基二甲基丙磺基甜菜碱的细胞毒性低于相同脂肪链长度的单长链烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱。

胡状集油田胡5-15井区天然混合羧酸盐/黄胞胶驱油先导试验

报道了在室内实验研究中得到的混合天然羧酸盐/烷基磺基甜菜碱/黄胞胶复合驱油段塞结构:预冲洗段塞,10g/LKCl溶液;前置聚合物段塞,1500mg/L黄胞胶溶液;主驱油段塞,1.5×104mg/L混合天然羧酸盐+800mg/L烷基磺基甜菜碱DSB+800mg/L黄胞胶+5×103mg/L复碱(质量比1∶1的Na2CO3+NaHCO3)溶液;后置聚合物段塞,1000mg/L黄胞胶溶液。在岩心流动实验中0.3PV主段塞在水驱基础上提高采收率18.19%。胡状集油田胡5 15井区采出程度18.48%,油藏温度86℃,地层水矿化度1.7×105mg/L,Ca2+浓度4799mg/L,Mg2+浓度830mg/L,有油、水井各5口,综合含水已达96%(92%～99%)。从2000 01 24到2001 03 20,在5口注水井中依次注入预冲洗液2920m3,前置液2920m3,主驱油液49640m3(除一口井外均不加复碱),后置液2920m3,5口油井均见效,一些油井有效期超过20个月,油井产油量增加,含水下降,自然递减降低62.7%,采油速度升高0.46%。图3表2参3。

阳离子和两性表面活性剂对石英表面润湿性的影响

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)和两性离子表面活性剂十六烷基醚羟丙基羧酸甜菜碱(C16PB)溶液在石英表面上的润湿性质,考察了表面活性剂类型及浓度对接触角的影响趋势,讨论了黏附张力和黏附功的变化规律.研究发现,两种表面活性剂在高能的石英表面的吸附造成石英-水的界面自由能(γsl)增大.C16PB通过弱相互作用随机吸附到石英表面,其增大γsl的能力与降低表面张力(γ1g)的能力相当,接触角(θ)随浓度变化不大.C16PC随体相浓度增大能够在石英表面通过静电作用形成定向排列的单分子层,而后在临界胶束浓度(cmc)附近形成双层结构,接触角随浓度变化的趋势可分为4个区域,并通过一个极大值.

金陵石化研究院热烈祝贺全国第十二次工业表面活性剂研究与开发会议的召开

经过多年努力，金陵石化研究院现已具备了较强的科研开发和化工生产能力。我们采用天然可再生性原料，开发了一系列新型的绿色化工产品。两套千吨级科研生产装置，烷基糖苷APG和无毒新型增塑剂柠檬酸酯装置已建成投产；新型两性表面活性剂磺基甜菜碱稳步发展；烷基醇醚羧酸盐项目已通过鉴定，烷基葡萄糖酰胺和氨基酸类表面活性剂等产品正在开发之中。在表面活性剂应用推广开发方面。我们注重强调了如何减少对环境的污染。