阴-非离子型高分子表面活性剂的制备及性能

脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)和丙烯酸(AA)通过酯化反应合成了脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯中间体(AEO-AA),AEO-AA与苯乙烯磺酸钠、丙烯酸十二酯通过自由基聚合反应制备了阴-非离子型高分子表面活性剂(P-AASL)。采用FTIR、^(1)HNMR、GPC、DLS和TEM对P-AASL进行了表征,通过DSC、光学接触角测试仪、表面张力仪、旋转滴界面张力仪对其性能进行了测试。考察了m(P-AASL)∶m(石油磺酸钠)对复配表面活性剂体系表界活性和洗油效率的影响。结果表明,P-AASL数均相对分子质量为12121,相对分子质量为14027,多分散指数为1.157;P-AASL在水溶液中为分散均匀的球状胶束,平均粒径为141.7 nm,多分散指数为0.136;P-AASL水溶液的临界胶束质量浓度为0.62 g/L,最低表面张力为33.4 mN/m;质量分数0.3%的P-AASL水溶液可将油水界面张力降低至1×10^(–1)mN/m,将油湿性天然岩心的水接触角降至40°以下;复配表面活性剂体系可将原油和水界面张力降至1×10^(–3)mN/m,洗油效率可达77%左右。

三次采油用月桂醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的高效液相色谱分析检测方法

为了建立三次采油用月桂醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的液相色谱分析检测方法,通过对色谱要素的优化实验,确立了最佳色谱条件,并进行了方法学评价。实验确定色谱柱为羟基柱,规格为150 mm×4.6 mm;流动相为乙腈与水;梯度洗脱(0~3 min:25%乙腈/75%水;3~8 min:90%乙腈/10%水;8.01 min:25%乙腈/75%水);流速为1.0 mL/min;质谱检测器正模式检测;进样量为2μL。该方法在20~200 mg/L浓度范围内线性相关系数R=0.99998,检出限低至5 mg/L,加标回收率在88.10%~97.14%之间,10 min完成一次分析,展现了检测结果准确、检测方法灵敏、快速的色谱学优点,能够满足复杂采出液中月桂醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的定量检测。因采用质谱检测器,可同时开展油井采出液中月桂醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的结构鉴定。

多孔二氧化钛微球的制备、表征及其光催化性能

以Lutensol TO（异构十三醇聚氧乙烯醚）系列非离子表面活性剂为辅助剂,采用溶胶-凝胶法制备了比表面积高、孔径分布窄的锐钛矿型TiO2多孔微球,并用透射电镜、扫描电镜、热重-差热分析、X射线衍射和氮吸附进行了表征.以亚甲基蓝降解为模型反应评价了其光催化性能,并与商品化TiO2Degussa P25进行了比较.实验结果表明,样品在425℃焙烧后,形成具有孔状结构的锐钛矿型TiO2微球,粒径为0.7-1.0μm,比表面积为70.5 m^2/g,总孔容为0.12 cm^3/g,平均孔径为4.26nm,晶粒尺寸为12 nm.这种多孔TiO2微球具有较高的催化活性,与Degussa P25纳米TiO2的催化活性相当.

可提高渗吸效率的阴非离子型表面活性剂制备与性能评价

表面活性剂在微裂缝细小吼道发生渗吸效应可以提高单井产量。以烷基醇聚氧乙烯醚和马来酸酐为原料合成了阴非离子型表面活性剂AN211,用核磁共振仪表征了产物结构,研究了AN211的临界胶束浓度、油水界面张力、润湿性和渗吸效率等性能。结果表明,AN211的临界胶束浓度为0.052 g/L;AN211溶液的界面张力随浓度增加而降低,0.3%AN211溶液的界面张力为3.37mN/m;AN211改变岩心润湿性能较强,润湿时间较短,通过降低岩心表面Zeta电位改变其润湿性,实现润湿反转;AN211有效剥离了岩心表面的油性吸附物,其水溶液在岩心中的渗吸效率可达48%,渗吸效率提高,其渗吸性能受矿化度影响小,水质适用范围广。AN211性能优于两性表面活性剂椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱、阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵和驱油剂QY-1,可用于非常规油气藏储层驱油。

脂肪醇聚氧乙烯醚的厌氧与好氧生物降解性

以脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)为目标污染物,在等同条件下做厌氧消化污泥和好氧活性污泥对其生物降解性能的对比实验,得出了同一系列AEO分子中聚氧乙烯基与整个分子的降解难易程度的关系。表明:①污泥会对AEO分子产生吸附-脱附作用而出现假降解率,克服假降解率的干扰是准确测定AEO生物降解性的关键因素;②厌氧和好氧条件下,AEO均可降解,但厌氧降解要稍优于好氧降解;③AEO中聚氧乙烯基的单元数(n)是影响其生物降解的重要因素,相同碳链的直链烷基,生物降解率随n的增加而明显降低。

壬基酚聚氧乙烯醚二聚和三聚表面活性剂的合成及表面性质

合成了系列壬基酚聚氧乙烯醚二聚表面活性剂(DNP)和三聚表面活性剂(TNP),用核磁共振、红外光谱和元素分析等手段对其结构进行了表征,并用表面张力法和稳态荧光法对DNP和TNP的表面性能进行了研究.结果表明,随着氧乙烯(EO)单元数的增长,DNP和TNP的临界胶束浓度(cmc)值逐渐增大;DNP和TNP的cmc值较相应的单体壬基酚聚氧乙烯醚表面活性剂(NP)明显降低,显示了较高的表面活性、吸附能力和润湿能力.

高分子表面活性剂P(AM-co-OPMA)的合成与表征

辛基酚聚氧乙烯醚(10)(OP-10)与马来酸酐在95℃下反应,合成了辛基酚聚氧乙烯醚马来酸单酯(OPMA);并在水溶液中与丙烯酰胺(AM)单体进行共聚合,获得了高分子表面活性剂P(AM-co-OPMA);考察了引发剂用量、单体组成、单体总浓度及反应温度对共聚物特性粘数与阴离子度的影响.通过红外光谱、紫外光谱、荧光发射光谱和电导滴定对共聚物结构和组成进行了表征;利用视频光学接触角测量仪分别测定了共聚物表面和界面张力.结果表明,在聚丙烯酰胺分子主链上引入OPMA链节后,不仅保持了PAM优良的增稠能力(特性粘数达764.31 mL/g),且赋予了共聚物较高的表面活性(浓度为1.5 g/L共聚物水溶液的表面和界面张力分别可达53.94 mN/m和5.41 mN/m).

聚氧乙烯辛基酚醚与β-环糊精的缔合作用

用聚氧乙烯辛基酚醚(OP)作荧光探针研究了OP和β-环糊精(β-CD)的相互作用.结果表明,OP分子的正辛基基团和苯基基团被包络在β-CD空腔内;用1-溴代萘(BN)分子作磷光探针进一步考察了OP与β-CD分子的缔合方式及对BN分子所产生的空间效应,OP分子的正辛基以绕曲的方式位于β-CD空腔中,因空间效应使β-CD空腔进一步包络BN的能力下降.

LS_(mn)系列表面化学性质与胶束化作用

通过表面张力的测定,研究了十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚(LSmn)系列表面活性剂LS36、LS45、LS54在溶液表面吸附和形成胶束的热力学函数随温度的变化.给出了它们在水溶液中的二组分相图.结果表明,LS36、LS45、LS54的表面活性都较高.在25～50℃范围内,临界胶束浓度(cmc)和平衡表面张力分别在4.44×10-6～17.3×10-6mol·L-1和30.1～33.5mN·m-1之间,表面吸附和形成胶束的自由能分别在-40.0～-49.5kJ·mol-1和-27.2～-33.1kJ·mol-1之间.不论是在溶液表面吸附还是形成胶束均为熵驱动过程.其中LS36由于含具有亲水能力较强的聚氧乙烯基团(EO)成分较低,因此不论其浊点还是其表面吸附和形成胶束的热力学函数均与LS45、LS54具有较大差异.

椰油聚醚羧酸盐阴非离子驱油剂的合成及性能

针对目前常规表面活性剂普适性差的问题,以椰油单乙醇酰胺为原料,制备系列椰油单乙醇酰胺聚氧乙烯醚羧酸盐阴非复合型表面活性剂;用红外光谱进行了表征。测定其界面性能,0.2%表活剂溶液能够使江苏油田真35区块原油分别与水源井水和油田处理站污水,都达到10-3m N/m数量级的超低界面张力,满足油田驱油要求。

阴非离子型表面活性剂的合成及性能研究

以烷基酚为起始原料,经聚合和羧甲基化反应合成了系列烷基酚聚氧乙烯醚羧酸盐。通过单因素实验,得出羧甲基化最佳合成条件为:反应温度95℃,烷基酚聚氧乙烯醚、氯乙酸及氢氧化钠物质的量比为1∶2∶4,反应时间6h,产品产率达80%以上。采用红外光谱和核磁共振对产物进行了结构表征。性能实验结果表明:这类表面活性剂分子中的阴离子头基和非离子嵌段提高了其耐温抗盐性,从而赋予其优良的驱油性能。

脂肪醇聚氧乙烯(3)醚低温浑浊原因的探讨

通过在AEO3中添加不同加成数的AEO进行低温浑浊试验,并分析比较AEO3低温分层后的上清液与下层浑浊物中AEO的分布,发现EO加成数在5以上的AEO是导致AEO3低温浑浊的原因之一。在AEO3及其上清液中分别添加不同质量分数的脂肪醇、水以及醋酸钠进行低温浑浊试验,发现脂肪醇、水分和醋酸钠不是造成AEO3低温浑浊的原因,但会使AEO3在低温下容易冻结。

脂肪醇聚氧乙烯聚二甘油醚的合成与性能

为了进一步改善脂肪醇聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂的表面活性,以脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)和甘油为主要原料,分步合成了系列非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯聚二甘油醚,并研究了该系列表面活性剂的表面活性、乳化性能和泡沫性能。研究结果表明,AEO7聚二甘油醚和AEO9聚二甘油醚的浊点相比于其对应的AEO均提高了3℃;相同条件下,系列脂肪醇聚氧乙烯聚二甘油醚的表面张力均略高于其对应的AEO,其中AEO3聚二甘油醚、AEO5聚二甘油醚、AEO7聚二甘油醚和AEO9聚二甘油醚的临界胶束浓度值分别为3.16×10-4、1.00×10-3、3.14×10-3和5.01×10-3mol/L,均大于其对应AEO的;泡沫性能和乳化性能分析显示脂肪醇聚氧乙烯聚二甘油醚具有优良的泡沫稳定性和乳化性能,其中AEO9聚二甘油醚的泡沫稳定性达82.14%。

聚合物对非离子十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚浊点的影响

测定了水溶性高分子聚乙二醇 (PEG10 0 0、PEG2 0 0 0、PEG60 0 0 )和聚乙烯吡咯烷酮(PVP -K30、PVP -K90 )对三种非离子表面活性剂十二烷基聚氧乙烯聚氧丙烯醚C12 H2 5O(EO) m(PO) nH (LS36,m =3,n =6;LS4 5,m =4 ,n =5;LS54,m =5,n =4 )浊点的影响。结果表明 ,聚乙二醇 (PEG)可使三种表面活性剂水溶液浊点降低 ;而聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)随其浓度增加 ,表面活性剂溶液浊点先升高然后又下降 ;浊点下降程度与聚合物浓度和分子量有关。

烷基聚氧乙烯醚表面活性剂在水溶液中胶团化的焓/熵补偿现象

总结烷基聚氧乙烯醚 (CmEn)非离子表面活性剂在水溶液中胶团化的焓 /熵补偿行为 ,结果表明CmEn 胶团稳定性随碳氢链长m的增大而增强 ,但随聚氧乙烯链长n增大而下降。补偿温度TC 为 2 7℃±2℃。

脂肪醇聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂的质谱解析及色谱分离研究

采用液相色谱-四极杆串联质谱技术分离检测非表面活性剂十二醇聚氧乙烯醚类、十六醇聚氧乙烯醚类和十八醇聚氧乙烯醚类物质。本实验通过对7种脂肪醇聚氧乙烯醚标准品的质谱解析,得出此类物质的质谱解析规律,并推断出标准品中所包含的41种脂肪醇聚氧乙烯醚的组分。通过中性丢失、母离子扫描和子离子扫描对质谱规律进行验证。在电喷雾正离子(ESI)扫描模式下,对此类物质的质谱解析和裂解规律进行了研究。本研究建立了简便、快速的分离方法,并鉴定出不同碳链数和不同加成数的混合脂肪醇聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂的单个组分的检测方法,为环境水体中此类物质的检测提供了依据。

APEC(Na)降低油水界面张力影响因素研究

在埕岛油田埕北油水条件下,考察了烷基酚聚氧乙烯醚羧酸钠(APEC(Na))阴非离子表面活性剂乙氧基(EO)数、温度、无机盐、溶液pH值对油水界面张力的影响。结果表明,APEC(Na)中的EO数为6时的油水界面张力最低6.5×10-3mN/m。温度由30℃增至80℃,0.3%的APEC(Na)(EO数=6)海水溶液与埕北原油间的界面张力由5.6×10-2mN/m降至6.4×10-3mN/m;在APEC(Na)完全溶解后,温度(50～80℃)对界面张力的影响不明显。单一NaCl、Na2SO4、NaHCO3、CaCl2、MgCl2无机盐对APEC(Na)降低油水界面张力产生影响。随无机盐浓度升高,界面张力均先降低后升高;阳离子类型对界面张力的影响强于阴离子类型。Na2SO4、MgCl2、CaCl2加量分别为25×104、10×104、25×104mg/L时,界面张力最低,分别为1.2×10-3、2.2×10-3、5.8×10-3mN/m,Mg2+对APEC(Na)界面活性的影响最大。在APEC(Na)海水溶液中加入1%NaOH,EO数为7的APEC(Na)可使原油界面张力达到最低值2.9×10-3mN/m;随EO数为7的APEC(Na)海水溶液pH值升高,油水界面张力先降低后升高,pH值为13.4(NaOH加量1%)时的界面张力最低。

阴-非离子表面活性剂的结构性质

采用密度泛函理论中的B3LYP方法,在6-31+G(d)水平上对阴-非离子型表面活性剂正辛醇聚氧乙烯醚羧酸盐进行了几何构型优化,并考察了其与不同阳离子(Na+,Ca2+)之间的相互作用。量化计算结果表明:1)该表面活性剂的阴离子基团与阳离子结合时稳定构型均为2∶1型,即极性头中两个氧原子与阳离子发生稳定结合,并且非离子基团与Na+离子的结合能远小于阴离子基团与Na+离子的结合能;2)阳离子对表面活性剂电荷分布的影响主要集中在极性头中的原子、与极性头相连的α-亚甲基以及乙氧基中距离极性头最近的氧原子上;3)在静电相互作用下,表面活性剂在胶束中交错排列,形成稳定的镶嵌结构,且电荷分布在阳离子影响下保持动态平衡,在宏观上表现出耐盐性能。

可分解香兰素基非离子表面活性剂的乳化性

针对已合成的含缩醛结构的环保型非离子表面活性剂香兰素辛二醇缩醛聚氧乙烯醚(VAEO),研究不同乙氧基链长的VAEO_n(n=6～24)的表面活性及乳化性,并与壬基酚聚氧乙烯醚(NPEO_(10))的表面活性及乳化性作比较。结果表明,随EO聚合度(n)增大,VAEO_n降低表面张力和油/水界面张力的能力下降,对石蜡乳化能力减弱。EO聚合度为6～10的VAEO_n与NPEO_(10)降低表面张力的能力相近,乳化性能也相当。VAEO_n降低油/水界面张力的能力较NPEO_(10)差。采用Material Studio软件模拟分析VAEO_n和NPEO_(10)乳化石蜡的能力,结果表明VAEO_n乙氧基链越长,乳化石蜡重新聚集的速度越快,即乳化性能越差,模拟结果与乳化石蜡分相法的实验结果相吻合。

非离子表面活性剂对氧化煤吸附及浮选行为的影响

为提高细粒氧化煤表面疏水性,改善浮选效果,选取了三种含有不同疏水尾链的非离子表面活性剂:C_(12)EO_(15),AC-1215,NPEO_(15),考查了初始质量浓度和吸附时间对三种表面活性剂在氧化煤表面吸附量的影响,结合FTIR和浮选实验,对比了三者在氧化煤表面的吸附差异.结果表明,疏水尾链结构对非离子表面活性剂在氧化煤表面的吸附效果有重要影响.在实验质量浓度范围内,随着三种溶剂质量浓度增大,氧化煤对溶剂的吸附量及精煤产率均提高;C_(12)EO_(15)可以显著增强氧化煤表面疏水性,浮选精煤产率由49.39%升至84.83%;NPEO_(15)次之,精煤产率最高可达81.14%;AC-1215的吸附效果一般,精煤产率最高可达58.58%.