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文檔簡介
1、本文從分子設計角度,為滿足表面活性劑的驅油要求,確定合成疏水鏈和親水基固定的聯(lián)接基團結構不同的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)過開環(huán)、硫酸化和中和反應,成功合成了6種純度高、結構明確的聯(lián)接基團不同的硫酸鹽型Gemini表面活性劑。反應中間體和產(chǎn)物均通過核磁共振氫譜、傅里葉紅外光譜、電噴霧質譜等分析手段進行了結構鑒定。用合成的系列硫酸鹽型Gemini表面活性劑作為模型化合物,研究其結構與性能的關系。主要
2、研究內(nèi)容和結論如下: 通過測定硫酸鹽型Gemini表面活性劑在純水和一定離子強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、電解質等因素對吸附行為的影響。通過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)和標準吸附自由能△G0ad等物化參數(shù)。結果表明,相對于傳統(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,△G0ad的絕對值很高,表面活性劑分子更易吸附在氣/液界面上。聯(lián)接基團鏈短的、微弱親水性(能與水形成氫鍵)的疏水柔性基團的Gemini表面活性劑的γcmc最小。聯(lián)接基團的親水親油性對表面吸附性質有重要影響。無機鹽電解質的加入,中和了親水基的部分電荷,削弱了吸附層中的靜電排斥力,分子間的有序結構得到了加強,使得表面活性劑分子間相互吸引作用增強,表面活性增強
4、。溫度的變化會影響膠束的形成,從而改變水溶液的表面性質。 測定了聯(lián)接基團為EO的Gemini表面活性劑的動態(tài)表面張力,采用Rosen經(jīng)驗方程分析計算,得到了動態(tài)表面張力參數(shù),進一步考察了聯(lián)接基團不同的Gemini表面活性劑分子在氣/液界面的吸附動力學行為。研究結果表明,隨著聯(lián)接基鏈的增長,t*值增大,n值增大,R1/2值減小,即分子在體相中的擴散減慢,吸附到溶液表面上的能力增強,動態(tài)表面活性降低。 利用泡沫掃描儀測定了硫
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構、濃度、溫度、以及無機鹽電解質、聚合物和脂肪醇添加劑等因素對起泡性能和泡沫穩(wěn)定性能的影響。實驗發(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)接基結構的變化,或者外界條件的改變,本質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。 測定了硫酸鹽型Gemini表面活性劑與正構烷烴、原油體系的界面張力,考察了表面活性劑濃度、聯(lián)接基團
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