季銨鹽型雙子表面活性劑的合成及其性能研究.pdf

1、雙子表面活性劑因其特殊的分子結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能，被譽(yù)為新一代表面活性劑。與傳統(tǒng)單鏈表面活性劑相比，Gemini表面活性劑擁有更低的cmc值和更高的界面活性，同時其水溶液具備特殊的流變性能，在提高原油采收率領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。本課題根據(jù)Gemini表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)合成了系列疏水碳鏈長度不同的季銨鹽型雙子表面活性劑。在無溶劑條件下，采用溴代十四烷、溴代十六烷和溴代十八烷分別與N，N，N'，N'-四甲基乙二胺進(jìn)行季銨化反應(yīng)，合成了

2、不同碳鏈長度的陽離子型雙子表面活性劑-N，N'-雙（十四烷基二甲基）-1，2-二溴化乙二銨鹽(GS14-2-14)、N，N'-雙（十六烷基二甲基）-1，2-二溴化乙二銨鹽(GS16-2-16)和N，N'-雙（十八烷基二甲基）-1，2-二溴化乙二銨鹽(GS18-2-18)。
　　采用紅外光譜(IR)和核磁共振氫譜(1HNMR)對產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測。通過對紅外光譜結(jié)果進(jìn)行分析，證明了實(shí)驗(yàn)合成產(chǎn)物分子中存在季銨鹽結(jié)構(gòu);核磁共振結(jié)果驗(yàn)證了產(chǎn)

3、物中的雙子結(jié)構(gòu);通過進(jìn)行兩種圖譜的聯(lián)合分析，最終證實(shí)了實(shí)驗(yàn)合成產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物-季銨鹽型雙子表面活性劑。
　　研究了產(chǎn)物隨溫度的變化引起的吸附和聚集行為。采用吊環(huán)法對產(chǎn)物的臨界膠束濃度(cmc)進(jìn)行測試，電導(dǎo)法測試結(jié)果印證了吊環(huán)法的測試結(jié)果。通過對表面張力測試數(shù)據(jù)進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中雙子表面活性劑GS14-2-14擁有更為優(yōu)異的表面活性，能夠在水/空氣界面排列更為緊密。通過測試不同溫度下質(zhì)量濃度與電導(dǎo)率的關(guān)系，得到溶液膠束化的

4、相關(guān)熱力學(xué)參數(shù)，如反離子結(jié)合度β，并證明溶液的膠束化過程是主要依靠熵驅(qū)動、自發(fā)進(jìn)行的放熱行為。采用旋轉(zhuǎn)液滴法對產(chǎn)物降低油/水界面張力的能力進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物具備優(yōu)異的界面活性，能夠?qū)⒂?水界面張力降低至10-3mN.m-1，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)單鏈表面活性劑。
　　研究了疏水碳鏈長度、溫度、剪切速率、水楊酸鈉(NaSal)、震蕩角頻率對季銨鹽型雙子表面活性劑流變行為的影響。結(jié)果表明:雙子表面活性劑烷基鏈越長，其增黏能力也越強(qiáng)，溫度升高、剪

5、切時間延長均使體系黏度下降;根據(jù)Ostwald-de Waele方程對流體相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)雙子表面活性劑均為非牛頓流體，且流體結(jié)構(gòu)對體系黏度貢獻(xiàn)明顯;少量NaSal的加入對GS16-2-16水溶液的黏度行為影響甚微，當(dāng)NaSal濃度達(dá)到1g/L后溶液黏度急劇下降，然而5.2g/L的NaSal使得十六烷基三甲基溴化銨(C16TAB)水溶液黏度驟增，接近無鹽時GS16-2-16水溶液黏度的3倍。隨著溫度的升高，溶液的彈性模量G'和黏性