新型磺酸盐双子表面活性剂的合成与性能

本文以三亚乙基四胺和长链溴代烷烃(含碳数分别为12、14和16)为原料,无水乙醇为溶剂合成中间体,再将其与3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠反应,合成系列不同疏水链长的新型磺酸盐Gemini表面活性剂C_(n)-N_(4)-C_(n)(n=12,14,16)。采用红外光谱与核磁共振氢谱对中间体和目标产物结构进行分析,判定本文所合成的最终产物符合预期。通过表面张力的测定,发现C_(12)-N_(4)-C_(12)具有较强的降低表面张力的能力,可以将其降至21.45 mN/m;此外,它的抗盐性能也是最强的,当w(C_(n)-N_(4)-C_(n))=0.1%~0.5%可以抵抗48000 mg/L的矿化度,而且溶液始终呈澄清状态。随着疏水碳链数量的增加,抗盐性能下降,即C_(16)-N_(4)-C_(16)<C_(14)-N_(4)-C_(14)<C_(12)-N_(4)-C_(12);C_(14)-N_(4)-C_(14)的乳化力最佳,达77.5%,即3种表面活性剂的乳化性能强弱顺序:C_(14)-N_(4)-C_(14)>C_(16)-N_(4)-C_(16)>C_(12)-N_(4)-C_(12)。

芘稳态荧光法研究疏水碳原子数对两性型表面活性剂聚集行为的影响

为研究疏水碳原子数对两性型表面活性剂聚集行为的影响,笔者以疏水性芘为荧光探针,测定了疏水链碳原子数(m)分别为12、14、16、18的磺酸钠两性型表面活性剂(记作S_(m))的临界胶束浓度(CMC),并确定了合成样品的微极性。以373 nm与384 nm的荧光强度之比I1/I3与样品浓度的关系可知,样品S12~S18的CMC分别为7.90×10^(-4)mol/L、5.39×10^(-4)mol/L、4.72×10^(-4)mol/L、4.14×10^(-4)mol/L,平衡I1/I3分别为1.667、1.211、1.272、1.294。表明随着疏水链碳原子数的增加,合成样品形成有序聚集体的能力增强,所具有的表面活性随之增加,其中疏水碳原子数为14的样品S14形成聚集体的结构最为紧密。

磺酸型双子表面活性剂的溶致液晶结构研究

合成了一种磺酸型双子表面活性剂6,6'-(丁基-1,4-二基双氧)双(3-壬基苯磺酸)(9BA-4-9BA),利用偏光显微镜和X射线衍射分析仪研究了其在水溶液和乙酸乙酯溶液中的溶致液晶结构变化.结果表明,9BA-4-9BA在两种溶剂及其混合溶剂中均可出现溶致液晶态结构,并且双子表面活性剂的溶致液晶相态与溶液浓度和溶剂种类密切相关.随着浓度增加,9BA-4-9BA水溶液溶致液晶结构由立方相经由片层立方相转变为层状液晶相,乙酸乙酯溶液中主要以层状液晶相存在.

系列双子型咪唑类离子液体表面活性剂合成与性能研究

离子液体具有毒性低、耐腐蚀、耐环境恶劣、结构可调整等优点,可广泛用于油田开发中。以咪唑、2-甲基咪唑、苯并咪唑、2-甲基苯并咪唑、溴代烷烃等为主要原料,通过微波辅助合成了一系列的双子离子液体表面活性剂。采用单因素实验和正交实验,确定了该系列产品的最佳工艺参数。利用FFT、NMR、HMR、HMR等方法对产物进行了结构表征,并对产物进行了表面/界面性能评估,包括临界胶束浓度、界面张力、润湿性能、乳化性能,并对其进行了表观和界面性能分析。

含脂肪醇聚氧乙烯醚的磺酸盐双子表面活性剂的合成及应用研究

合成了两种含脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)的双子表面活性剂:GS-TEG-AEO_(3)及GS-TEGAEO_(7),通过氢-1核磁共振波谱法和红外光谱验证了其分子结构,同时对双子表面活性剂的表面活性、泡沫性能和配方应用进行了研究。结果表明,相比AEO_(7),对应的双子表面活性剂具有更优的起泡性能和乳化能力,双子表面活性剂具有较高的表面活性(CMC=1.1×10^(-4) mol/L)。洗衣液配方研究中发现GSTEG-AEO_(7)可以代替AEO_(9),克服AEO_(9)降低黏度的缺点,同时皮脂去污更佳。

磺酸盐型双子表面活性剂的合成及性能

以十二胺、1,6-二溴己烷和1,3-丙磺酸内酯为主要原料,分别采用极性头基加入法和联结基加入法,合成了一种磺酸盐型双子表面活性剂1,6-双(N-十二烷基-N-丙基磺酸钠)-己烷〔简称12-6-12(SO_3)_2〕。用1HNMR和ESI-MS表征了中间体和产物的结构,并考察了12-6-12(SO_3)_2的表面活性。结果表明:该表面活性剂水溶液在30℃下,临界胶束浓度(CMC)为0.015 mmol/L、表面张力为33.50 m N/m、表面过剩吸附量(Γmax)为2.78×10-6mol/m2、分子最小截面积(Amin)为0.60 nm2。该磺酸盐双子表面活性剂的CMC是结构相似的传统单链表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)CMC(25℃,8.0 mmol/L)的0.2%,是结构相似的磺酸盐双子表面活性剂1,3-双(N-十二烷基-N-丙基磺酸钠)-丙烷(12-3-12(SO_3)_2)CMC(25℃,0.048 mmol/L)的31%。

一种新型双子磺酸盐型表面活性剂的合成

双子表面活性剂是具有高的表面活性的一类新型表面活性剂,但是,由于其生产成本过高而限制了其应用范围。以脂肪醇、环氧氯丙烷、1,2-二氯乙烷、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠和四丁基溴化铵等为原料合成一种由两个疏水烃基和两个磺酸基组成的双子表面活性剂。该合成方法原料成本较低,而且分子结构中各基团间由醚键连接。将中间产物3-辛氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠(OHPS)和终产物1,2-二(1-辛烷氧基-3-磺酸钠-2-丙烷氧基)乙烷(DOSPE)的表面活性进行比较,DOSPE的cmc较OHPS低一个数量级,但γcmc相反,并且DOSPE的表面活性剂具有优良的抗盐性能。

连接基长度对琥珀酸酯磺酸盐型双子表面活性剂水溶液动态表面张力及吸附动力学的影响

用最大泡压法测定了磺酸盐型双子表面活性剂乙二醇双子琥珀酸二仲辛酯磺酸钠(GSS271)、1,3-丙二醇双子琥珀酸二仲辛酯磺酸钠(GSS371)与1,4-丁二醇双子琥珀酸二仲辛酯磺酸钠(GSS471)在不同浓度下的动态表面张力(DST),详细表征了DST随时间的变化过程,研究了连接基对DST的影响,利用Rosen模型得出DST的n、t*、ti、tm和R1/2,用Ward-Tordai方程对吸附机理进行探讨。结果表明,连接基越短,GSS表面活性剂的动态表面活性越好;当浓度c<cmc时,GSS表面活性剂在吸附初期为纯扩散控制,吸附后期为混合动力扩散控制。

氨基磺酸型两性双子表面活性剂的合成及性能

以十二胺、2-氯乙基磺酸钠为主要原料,采用二氯代的亲水性基团作为联结基,制备了新型氨基磺酸型两性双子表面活性剂DAS-3PA和DAS-8EO;用红外光谱对其结构进行了表征,并对其表面活性和油水界面张力进行了测试。结果表明,两性双子表面活性剂表现出优于传统表面活性剂的表面活性,25℃时DAS-3PA和DAS-8EO临界胶束浓度分别达到6.9×10^(-5)mol/L和8.0×10^(-5)mol/L,此时界面张力分别降至25.01 mN/m和26.17 mN/m;DAS两性双子表面活性剂倾向于吸附在油水界面上,并能有效地降低原油与水的界面张力;DAS两性双子表面活性剂与聚合物复配时表现出较好协同效应,此复配二元体系均能将油水界面张力降低至10^(-3) mN/m以下。

磺酸钠两性型表面活性剂聚集体形态的研究

为研究疏水碳链长度和浓度对两性型表面活性剂聚集行为的影响,以具有不同疏水碳链长度的磺酸盐两性型表面活性剂作为研究对象,借助动态光散射技术(DLS)测定了疏水碳链长度(m)分别为12,14,16,18的产品在浓度分别为2CMC、10CMC、50CMC的聚集体形态。以光强与流体力学半径的关系分析可知,聚集体的形态随着浓度升高更趋向于形成粒径较大的聚集体,随着疏水碳链长度的增加,聚集体的形态也基本趋向于小粒径分布。

磺酸盐型Gemini表面活性剂的合成及在三次采油中的应用研究

为了提高驱油用表面活性剂降低油水界面张力的能力，以提高原油的采收率．合成了磺酸盐型Gemini表面活性剂，并将其与石油磺酸盐复合，采用tx-500界面张力仪测定了复合体系降低油水界面张力的能力．研究表明：当质量分数为1％时，磺酸盐型Gemini表面活性剂-石油磺酸盐复合体系能降低油水界面张力至4×10^-4～6×10^-4 mN·m^-1．磺酸盐型Gemini表面活性剂的加入使得磺酸盐型Gemini表面活性剂与石油磺酸盐之间产生协同效应，提高了原油的采收率．

磺酸型表面活性剂清洁压裂液的性能

本文针对阳离子表面活性剂压裂液在阴离子岩层中损失较大、会降低岩层的渗透率等缺陷,合成出阴离子磺酸盐型表面活性剂——棕榈酸甲酯磺酸钠,将此表面活性剂与助剂十八醇按质量比1:2复配后可作为压裂液增稠剂几。JL在3.5%氯化钠溶液中迅速交联得到一种阴离子清洁压裂液。考察了该压裂液的耐温抗剪切性能、黏弹性能、携砂性能、滤失性能、破胶性能及对地层的伤害。实验结果表明:质量分数为5%的JL在3.5%的氯化钠水溶液中,1～2min内即可快速成胶,黏弹性、耐温耐剪切性较好,80℃下的体系黏度仍能达到40mPa·s。在体积比为40%的砂比下,悬砂效率比普通瓜胶体系水基压裂液提高48.7%。体系遇煤油易破胶,破胶液澄清,无残渣。对地层的伤害率低,为7.6%。体系呈中性,能够适用于酸敏碱敏地层,可满足低压低渗透油气藏压裂的要求。

磺酸盐型芳烷基双子表面活性剂的合成及性能

实验以工业化的α-烯烃磺酸盐为原料,采用改进的"Berger"法,于150℃,固载超酸催化剂作用下,经酸化和烷基化反应18 h,分步合成了萘双烷基双磺酸钠阴离子表面活性剂,α-烯烃磺酸盐转化率可达80%以上,比改进前的工艺法提高近6%。在弱碱条件下,该表面活性剂复配体系与原油间的界面张力值可达1.87×10^(-3)mN/m,有望用于三次采油等领域。

阴离子磺酸盐双子表面活性剂的合成研究

以乙二胺,顺丁烯二酸酐、亚硫酸氢钠和十二醇为原料,通过三步法合成阴离子磺酸盐双子表面活性剂。通过正交实验考察了反应物投料比、反应温度和反应时间对目标产物收率的影响。研究表明合成目标产物的最优工艺条件为:中间体二乙胺双-(酰基丙酸-α-磺酸钠)b:十二醇摩尔比为1∶2.2,反应温度为145℃,反应时间为6h。产物结构经IR、1 H NMR表征为目标产物。

丙二酰胺型双子表面活性剂的合成与性能

丙二酸二乙酯经N,N-二甲基-1,3-丙二胺胺解,再与溴代十六烷或溴代十四烷季铵盐化,合成了两种新型含丙二酰胺基Gemini表面活性剂(命名为16-9-16,14-9-14)。产物经乙腈重结晶,收率分别为80、77.6%(以丙二酸二乙酯计)。采用IR、1H-NMR表征了结构,通过电导法测定其临界胶束浓度(CMC)分别为8.13×10-5、1.69×10-4mol.L-1,采用体积滴定法测定其表面张力γCMC为39.22、40.69 mN.m-1。并研究了其乳化、泡沫性能。

季铵盐型有机硅双子表面活性剂的制备及其界面性能

以α,ω-含氢硅油(α,ω-PHMS)和烯丙基环氧基聚醚(APEE)为原料,无水乙醇为溶剂,在铂催化下,通过硅氢加成合成环氧基聚醚聚硅氧烷(EPEPS),再与N,N-二甲基十二烷基叔胺(DMA12)进行开环反应,制得一种新型季铵盐型有机硅双子表面活性剂(QSGS).用红外光谱(IR)对QSGS和EPEPS的结构进行了表征,并对QSGS的临界胶束浓度(cmc)、表面张力、发泡力、耐酸碱盐稳定性和在硬水中的稳定性等进行了测定.结果表明:QSGS水溶液的cmc为1.6 g/L,cmc处表面张力(γcmc)为25.5 m N/m.质量分数为0.5%的QSGS水溶液发泡力为1.63,5 min稳泡性为0.158,在硬水中的稳定性为5级.QSGS溶液具有很好的耐酸、耐碱、耐盐等化学稳定性.

季铵盐型双子表面活性剂与十八醇的混合单分子膜

研究了双子表面活性剂12-2-16和12-2-12分别与十八醇(C18H37OH)在空气-水界面上混合单分子膜的π-A等温线.在相分离表面压以下,比较了不同表面压下和不同混合比单分子膜的混合表面过剩自由能ΔGMexo,分析了双子表面活性剂与脂肪醇在空气-水界面上混合膜中的相容性.结果表明,12-2-16与C18H37OH在所有混合摩尔比下随着表面压增高,自由能增大.12-2-12与C18H37OH混合膜体系的相容性取决于两者的混合比,ΔGeMxo随所加入C18H37OH摩尔分数的增加逐渐增大,从异种分子间净的吸引作用转变到相互排斥作用体系,转变点为C18H37OH加入量的摩尔分数0.65.当混合为热力学自发过程时,增大表面压将有利于混合;而对相互排斥体系,增加表面压将使体系内异种分子之间的相互排斥作用更大.

荧光探针法研究连接基团对双子型阳离子表面活性剂聚集行为的影响

利用荧光探针法和表面张力法测定了新型双子型阳离子表面活性剂的临界胶团浓度(cmc)、最低表面张力(γcmc)、胶团微极性和胶团聚集数(Nagg),探讨了连接基团对此类表面活性剂在水溶液中聚集行为的影响.结果表明,当连接基团增长时,cmc和胶团微极性增加,γcmc增大,Nagg减少,表面活性降低,在溶液中自发形成胶团的能力减弱.

双子型阴离子表面活性剂的合成及浮选性能

分别以辛酰氯、癸酰氯、十二酰氯为原料,经加成、酰化及皂化等反应合成了3种双子型阴离子表面活性剂。产物结构经IR、1HNMR和13CNMR等波谱测试技术确定。25℃时测定了表面活性参数,结果表明随分子中疏水链增长,临界胶束浓度及表面张力均降低。目标化合物能一定程度增强油酸对胶磷矿中白云石的浮选能力。

琥珀酸双酯磺酸钠类反应型表面活性剂的合成

马来酸酐经单酯化、O-烷基化、选择性磺化反应得到了琥珀酸双酯磺酸钠类表面活性剂。马来酸酐与脂肪醇在90℃下反应3 h得到马来酸单酯;在碳酸钠、Et3N和CH3COCH3存在下,单酯与丙烯基氯(50℃)或异丁烯基氯(65℃)反应6 h得到马来酸双酯;双酯与亚硫酸氢钠在120℃下反应3 h得到目标产物。产物经1HNMR和IR表征,符合结构特征。