Triton X-100/甲苯/水三元体系界面张力的耗散颗粒动力学模拟

采用耗散颗粒动力学方法在介观层次上模拟了非离子表面活性剂TritonX-100在油/水界面上的分布行为,并把用于油/水二元体系界面张力的计算方法拓展到含表面活性剂的三元体系.利用该方法可以得到与实验数值吻合的界面张力数据.另外,模拟结果直观展示了表面活性剂界面张力与界面密度的关系,为表面活性剂复配增效理论提供了依据.该模拟方法给出的微观信息可以为驱油体系配方筛选和表面活性剂有效应用提供指导.

水溶液中嵌段共聚物的耗散颗粒动力学模拟

用耗散颗粒动力学(dissipativeparticledyanmics)模拟方法研究了PluronicL64(PL64)和Pluronic25R4(25R4)三嵌段共聚物水溶液中的介观相分离,模拟了聚合物聚集的动力学变化过程.结果发现,在水溶液中,不同浓度的聚合物溶液表现出不同的介观结构,如分散相、球形胶束、双连续相(bicontinuous)等;而PluronicL64在低浓度时更容易形成双连续相.耗散颗粒动力学模拟可以作为实验的一个辅助,提供介观层次上的信息,对实验起到指导作用.

疏水缔合聚合物溶液性质的耗散颗粒动力学模拟

本文利用耗散颗粒动力学模拟方法,研究了疏水缔合聚合物溶液黏度随浓度、温度、剪切程度等条件的变化,并模拟了聚合物在油水体系中的聚集行为。研究发现,疏水缔合聚合物在溶液中表现出类似表面活性剂的聚集行为,其黏度随外界影响因素变化主要是由于溶液中聚合物聚集结构的转变。聚合物浓度较低时,聚合物主要以分子内缔合作用为主;随着浓度的增加,产生分子间缔合,并逐步形成相互交联的空间网络,水珠子的扩散率逐渐变小,体系黏度增加。当温度较低时,体系呈现较多柱状聚集结构,黏度较高;随着模拟温度升高,尺寸较大的棒状聚集体转变为球状聚集体,水珠子扩散率不断增加,体系黏度逐渐降低。随着体系剪切速率的提高,聚合物分子在受力方向上取向趋于一致,分子间缠绕和缔合程度减轻,水珠子扩散率急剧增加,体系黏度降低。另外,疏水缔合聚合物易吸附于油水界面,对油水体系的乳化和相转变产生一定影响。

利用耗散颗粒动力学方法模拟优选合成聚表剂的可聚合季铵盐单体

为研究聚合物表面活性剂（聚表剂）分子结构变化对聚表剂和油-水界面性质的影响,优选出最佳性能的聚表剂。以正十六烷基为油相,水为水相,采用耗散颗粒动力学方法（DPD）模拟含有不同可聚合季铵盐表面活性基团的聚表剂在油-水界面的性质,研究了聚表剂摩尔分数及季铵盐基团种类等因素对油-水界面性质的影响。模拟结果表明,模拟体系中聚表剂摩尔分数范围以0.02-0.06为宜;通过模拟优选出最佳季铵盐单体为对甲基苯乙烯基十二烷基二甲基溴化铵（R4）,聚表剂AMR4在油水体系中最佳摩尔分数为0.06,此时界面张力值最低、界面效率最佳且聚表剂分子均方根末端距最大。聚表剂分子几乎全都分布在油-水界面层,其界面活性使得油-水界面厚度增大,油-水界面张力降低。

耗散颗粒动力学模拟油水体系相行为

用耗散颗粒动力学模拟方法(Dissipative Particle Dynamics,DPD)研究了油分子量、油分子浓度、剪切及表面活性剂SDS(十二烷基硫酸钠)对油水体系相行为的影响.发现随着油分子量的增加,油水界面张力增加;随着油浓度的增加,体系由最初的水包油聚集状态逐渐演变为油水分层状态.随着剪切速率的加大,油滴被逐渐拉长,最后断裂;表面活性剂加入油水体系后,以亲水头基伸入水相、疏水尾巴伸入油相的方式分布在油水界面上.

聚表剂耗散颗粒动力学模拟及溶液特性研究

为了提高高矿化度非均质稠油油藏的采收率,基于耗散颗粒动力学(DPD)模拟,对聚合物表面活性剂KL-6的溶液特性进行了研究,分析了KL-6的分子结构及水溶液增黏机理,并与部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)进行了对比。利用DPD方法模拟了PAM、HPAM、KL-6在水溶液中的溶解状态,研究了分子链结构对聚合物分子行为的影响,分析了不同浓度HPAM和KL-6溶液的增黏性;比较了HPAM和KL-6溶液的增黏性、表面活性、抗盐性及两种聚合物溶液的微观结构。结果表明,聚表剂KL-6具有分子间缔合作用和表面活性,其临界缔合浓度为0.6 g/L;在临界缔合浓度以上,KL-6溶液黏度显著高于HPAM;在相同浓度下,KL-6溶液的表/界面活性显著高于HPAM;盐溶液中KL-6分子链形成了三维网状结构,具有很好的抗盐能力。研究结果可为开发和应用性能优异的聚合物表面活性剂提供理论指导。

基于颗粒能量耗散模型的多相网格质点法的旋风分离器模拟

提出一种配合网格质点法的能量耗散模型,考虑颗粒之间碰撞引起的能量耗散效应以描述颗粒的团聚行为。采用该模型模拟的旋风分离器颗粒流发现:较其他模型具有较高的预测精度,模拟结果与实验吻合较好,验证了耗散模型可行。旋风分离器的中心形成负压区域,而在靠近壁面处形成高压区域。气相场呈现以中心为轴同转向不同流向的双螺旋结构,大部分颗粒被夹带到壁面附近,聚集在一起,形成聚团并产生分离,模拟结果发现旋风分离器在模拟条件下的分离粒径为1×10^(-5)m。

油／水界面表面活性剂的复配协同机制

采用耗散颗粒动力学(DPD)方法模拟了椰油酸二乙醇酰胺(6501)分别与十二烷基-α-烯烃磺酸钠(DAOS)、椰油酰胺丙基二甲基甜菜碱(CAB)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)复配体系中表面活性剂在油/水界面的排布行为,探讨了盐度及分子结构对单一和复配表面活性剂界面活性的影响,从界面效率、界面密度和分子排布等角度讨论了油水界面表面活性剂混合体系的复配协同增效机制.

烷基苯磺酸盐在油水界面行为的介观模拟

采用耗散颗粒动力学(DPD)方法在介观层次上模拟了表面活性剂烷基苯磺酸盐在油/水界面的排布行为,考察了分子结构、浓度、盐度、油相等因素对表面活性剂界面密度和界面效率的影响,并探讨了利用表面活性剂复配协同效应提高界面活性的理论机制.分子模拟给出的分子水平的微观信息为强化采油技术中配方筛选和表面活性剂的有效应用提供指导.

聚合物PVP与表面活性剂AOT相互作用的介观模拟

用耗散颗粒动力学模拟 (DPD)方法研究了聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)与 2 -乙基己基琥珀酸酯磺酸钠(AOT)之间的相互作用 .在三维模拟格子中 ,聚合物链均方末端距〈r2 〉随着表面活性剂浓度的增加呈现一种首先减小 ,接着增加 ,然后又减小的趋势 .构型和结构分析表明 ,AOT的加入能够引起聚合物链的二面角分布发生改变 ,这意味着 AOT与 PVP产生了相互作用 .同时表面活性剂 /聚合物体系的聚集形态也可以在 DPD三维模拟格子中直观显现出来 .

表面活性剂在溶液中聚集形态的动力学模拟

用耗散颗粒动力学模拟方法 (DPD)展示了表面活性剂分子在溶液中的聚集形态 ,用扩散程度表征了表面活性剂溶液中的自组装情况 .结果发现 :这种分子动力学模拟方法能够直观地得到表面活性剂的聚集形态 ;随着表面活性剂的浓度增加 ,聚集形态依次从球状胶束、棒状或虫状胶束 ,六角状相 ,向层状相变化 .

介观层次上的计算机模拟和应用

本文综述了近年发展起来的介观层次上的计算机模拟和应用。介绍了两种较为成熟的模拟方法 :介观动力学和耗散颗粒动力学。还介绍了介观模拟方法在胶束形成、胶体絮状物构造、乳化剂、流变学、共聚物和高分子混合形态以及通过多孔介质的流动研究中的应用。

乙醇-水溶液中十六烷基三甲基溴化铵的自组装特性

为了研究乙醇-水混合溶液中表面活性剂的自组装特性对多孔无机材料模板法合成的作用,采用稳态荧光法测定了乙醇-水混合溶剂的组成变化对十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)临界胶束浓度的影响．结果表明,随着乙醇含量的增加,临界胶束浓度值增大;CTAB在水中的临界胶束浓度值为0．000 9 mol／L,而在乙醇中为0．24 mol／L．进而利用耗散颗粒动力学模拟研究了CTAB在水及乙醇-水混合溶剂中聚集形态的转变过程,并利用分子动力学方法计算了CTAB尾基与溶剂分子间的相互作用能,结果表明,CTAB的疏水尾基与乙醇分子之间的相互作用强,因而CTAB在乙醇中不易形成胶束,这与测定的实验数据的规律性一致．

聚乳酸载药微球形成机理的模拟分析与实验研究

对聚乳酸载药微球的形成过程进行了耗散颗粒动力学模拟和实验研究。载药体系以硝苯地平为模型药物、聚乳酸(poly-lactic acid,PLA)为载体材料、聚乙烯醇(poly vinyl alcohol,PVA)为稳定剂。通过研究,提出了聚乳酸载药微球的形成机理,认为微球形成过程可分为4个阶段,即高度分散阶段、PLA分子聚集阶段、硝苯地平分子向微球内部扩散阶段和微球的形成及稳定阶段。机理分析和模拟表明,微球对硝苯地平的包载量有一个临界值,硝苯地平浓度低于该值,几乎所有的硝苯地平分子都能扩散进微球的内部;高于该值,则部分硝苯地平分子难以扩散进微球内部,而分散在介质中,形成硝苯地平聚集体。

疏水缔合聚丙烯酸与蠕虫状胶束的协同作用

从宏观流变性和介观尺度方面,研究了疏水缔合聚丙烯酸(HMPA)与油酸钠(NaOA)构筑的蠕虫状胶束的协同作用.考察HMPA对蠕虫状胶束溶液流变性和表观粘度的影响,结果表明,极少量HMPA的引入导致蠕虫状胶束溶液体系动态模量明显增加;其表观粘度随HMPA浓度的增加先增强后减弱.另一方面,通过耗散颗粒动力学(DPD)分子模拟方法研究了混合体系中溶液组成对HMPA分子链的均方根末端距的影响.结果表明,随着NaOA浓度增加,HMPA的均方根末端距会出现峰值;HMPA的伸展程度受其自身浓度变化制约,相对于纯HMPA体系,NaOA胶束的存在对高浓度区的HMPA伸展程度影响更明显.结合流变实验和分子模拟结果,初步解释了聚合物与蠕虫状胶束的协同作用机制.

聚合物与阳离子表面活性剂相互作用的介观模拟

作耗散颗粒动力学模拟(DPD)方法研究了部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)与十二烷基氧丙基-β-羟基三甲基溴化胺(C12NBr)之间的相互作用。在三维模拟格子中,聚合物链均方末端距r2随着表面活性剂质量分数的增加,呈现一种首先减小,接着增加,然后又减小的趋势。构型和结构分析表明C12NBr的加入能够引起聚合物链的二面角分布发生改变,这意味着C12NBr与HPAM发生了相互作用。同时DPD三维模拟格子可以直观地表现表面活性剂/聚合物体系的聚集形态。结果表明:分子模拟可以作为实验的一种补充,在介观层次上提供信息。

载体材料与载药微粒的释放性能:介观模拟和实验分析

选用可降解聚合物PLA,PLGA和固体脂三硬脂酸甘油酯、三嵛酸甘油酯为载体,制备包载布洛芬药物的载药微粒。通过DSC、XRD等测试分析和计算机介观模拟,从载体与药物的相容性、药物在载体中的分布状态等,探讨了载体材料对药物包封率和释放性能的影响。药物与载体的相容性好有利于药物的包封;药物均匀分布在载体中,将减缓药物的释放速率。以三硬脂酸甘油酯、三嵛酸甘油酯为载体时,药物分布在载体的外层空间,以PLA,PLGA为载体时,药物分布在载体内部,结果显示,聚合物载药微粒体外释放速率小于固体脂载药微粒。因而聚合物载药微粒更适合需要长时间缓慢释放的情况。

低浓度表面活性剂-聚合物二元复合驱油体系的分子模拟与配方设计

采用耗散颗粒动力学(DPD)方法在介观层次上模拟了表面活性剂烷基苯磺酸盐在油-水界面的排布行为,考察了分子结构、油相等因素对界面密度和界面效率的影响,探讨了利用表面活性剂复配协同效应提高界面活性的机理。实验研究了表面活性剂类型、油相、表面活性剂复配等对油-水界面张力的影响。结果表明,"阴+非"表面活性剂复配可使油-水界面张力降低1个数最级。根据分子模拟和实验研究结果,结合孤东七区试验区原油特点,提出了"0.3%石油磺酸盐+0.1%表面活性剂1~#+0.15%聚合物"的二元复合驱配方,可使油-水界面张力降低至2.95×10^(-3)mN/m,物理模拟实验提高采收率高达18.1%。

介观模拟研究表面活性剂分支结构对W/O型微乳液的影响

本文采用耗散颗粒动力学模拟方法从介观水平上研究了表面活性剂分支结构对W/O型微乳液形成的影响。结果表明:对于不同链分支结构的表面活性剂/油/水体系在一定的油水比和表面活性剂浓度下可以形成W/O型微乳液,此时体系的平均界面张力值最低。但在表面活性剂浓度相同时,随着油水比的增加,直链表面活性剂H2T2最利于其形成;而在油水比相同条件下,随着表面活性剂浓度的增加,直链表面活性剂H2T2在较大浓度范围内依然为稳定的微乳液。也就是说直链表面活性剂最利于W/O型微乳液的形成。此模拟结果从介观水平上提供了表面活性剂分支结构对W/O型微乳液形成的影响,为微乳液的实际应用提供理论指导。

表面活性剂分支结构对O/W型微乳液影响的介观模拟研究

采用耗散颗粒动力学模拟方法从介观水平上研究了表面活性剂分支结构对O/W型微乳液形成的影响。研究结果表明:对于不同链分支结构的表面活性剂/油/水体系在一定的油水比和表面活性剂浓度下可以形成O/W型微乳液,此时体系的平均界面张力值最低。当表面活性剂浓度相同时,随着油水比的降低,直链表面活性剂H2T2最利于O/W型微乳液的形成;而在油水比相同时,随着表面活性剂浓度的增加,直链表面活性剂H2T2在较大浓度范围内依然为稳定的微乳液。也就是说直链表面活性剂最利于O/W型微乳液的形成。此模拟结果从介观水平上提供了表面活性剂分支结构对O/W型微乳液形成的影响,为微乳液的实际应用提供理论指导。