陰離子型孿連表面活性劑的合成與性能研究.pdf

1、本文從分子設(shè)計(jì)角度，為滿足表面活性劑的驅(qū)油要求，確定合成疏水鏈和親水基固定的聯(lián)接基團(tuán)結(jié)構(gòu)不同的Gemini表面活性劑。以1，2-環(huán)氧十四烷烴和短碳鏈二醇為原料，經(jīng)過(guò)開(kāi)環(huán)、硫酸化和中和反應(yīng)，成功合成了6種純度高、結(jié)構(gòu)明確的聯(lián)接基團(tuán)不同的硫酸鹽型Gemini表面活性劑。反應(yīng)中間體和產(chǎn)物均通過(guò)核磁共振氫譜、傅里葉紅外光譜、電噴霧質(zhì)譜等分析手段進(jìn)行了結(jié)構(gòu)鑒定。用合成的系列硫酸鹽型Gemini表面活性劑作為模型化合物，研究其結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。主要

2、研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下： 通過(guò)測(cè)定硫酸鹽型Gemini表面活性劑在純水和一定離子強(qiáng)度水溶液中的表面張力，研究了其在水/空氣界面的吸附行為，考察了溫度、電解質(zhì)等因素對(duì)吸附行為的影響。通過(guò)表面張力隨濃度變化的γ-lgC曲線，獲得臨界膠束濃度（cmc）、臨界膠束濃度下的表面張力（γcmc）、降低表面張力的效率（pC20）、最大吸附量（Γmax）和標(biāo)準(zhǔn)吸附自由能△G0ad等物化參數(shù)。結(jié)果表明，相對(duì)于傳統(tǒng)表面活性劑，硫酸鹽型Gemini表面活

3、性劑具有很好的降低表面張力效率的能力，其cmc在10-5-10-6mol/L數(shù)量級(jí)，△G0ad的絕對(duì)值很高，表面活性劑分子更易吸附在氣/液界面上。聯(lián)接基團(tuán)鏈短的、微弱親水性（能與水形成氫鍵）的疏水柔性基團(tuán)的Gemini表面活性劑的γcmc最小。聯(lián)接基團(tuán)的親水親油性對(duì)表面吸附性質(zhì)有重要影響。無(wú)機(jī)鹽電解質(zhì)的加入，中和了親水基的部分電荷，削弱了吸附層中的靜電排斥力，分子間的有序結(jié)構(gòu)得到了加強(qiáng)，使得表面活性劑分子間相互吸引作用增強(qiáng)，表面活性增強(qiáng)

4、。溫度的變化會(huì)影響膠束的形成，從而改變水溶液的表面性質(zhì)。 測(cè)定了聯(lián)接基團(tuán)為EO的Gemini表面活性劑的動(dòng)態(tài)表面張力，采用Rosen經(jīng)驗(yàn)方程分析計(jì)算，得到了動(dòng)態(tài)表面張力參數(shù)，進(jìn)一步考察了聯(lián)接基團(tuán)不同的Gemini表面活性劑分子在氣/液界面的吸附動(dòng)力學(xué)行為。研究結(jié)果表明，隨著聯(lián)接基鏈的增長(zhǎng)，t*值增大，n值增大，R1/2值減小，即分子在體相中的擴(kuò)散減慢，吸附到溶液表面上的能力增強(qiáng)，動(dòng)態(tài)表面活性降低。 利用泡沫掃描儀測(cè)定了硫

5、酸鹽型Gemini表面活性劑的泡沫性能，考察了表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)、濃度、溫度、以及無(wú)機(jī)鹽電解質(zhì)、聚合物和脂肪醇添加劑等因素對(duì)起泡性能和泡沫穩(wěn)定性能的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，常溫下此類表面活性劑有很好的起泡能力和泡沫穩(wěn)定性。聯(lián)接基結(jié)構(gòu)的變化，或者外界條件的改變，本質(zhì)都是改變了表面活性劑分子在泡沫表面膜上排列的疏密程度，從而影響了泡沫性能。 測(cè)定了硫酸鹽型Gemini表面活性劑與正構(gòu)烷烴、原油體系的界面張力，考察了表面活性劑濃度、聯(lián)接基團(tuán)