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)過開環(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、研究內(nèi)容和結(jié)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(zhì)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(jié)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(zhì)有重要影響。無機鹽電解質(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，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(zhì)。 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(jié)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(jié)構(gòu)、濃度、溫度、以及無機鹽電解質(zhì)、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(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