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新型磺基甜菜碱两性表面活性剂的设计合成与性能

史雷城  
【摘要】:本课题以可再生资源油酸为主要原料,在油酸分子上引入芳基,然后以芳基油酸甲酯与N,N-二甲基丙二胺为原料,经过酰胺化缩合反应,制备了三种叔胺中间体,然后与3-氯-2-羟基丙磺酸钠为原料,经过季铵化反应,制得了三种磺基甜菜碱型表面活性剂。用红外光谱和核磁共振方法对产品结构进行了表征。探讨了合成工艺、表面张力、泡沫性能、乳化性能、增溶性能以及原油/水界面性能,为此类表面活性剂在油田上的应用提供了理论基础。 用滴体积法测定了三种磺基甜菜碱水溶液在不同温度下的表面张力,并绘制了γ-lgc曲线。通过γ–lgc曲线和Gibbs吸附公式得计算了表面性能参数。通过比较这些参数发现:随着芳环在烷基链上体积的增大,临界胶束浓度cmc,表面张力γcmc和单分子面积Amin都增大,而饱和吸附量Γmax和pC20逐渐减小。根据热力学公式推算出胶束形成过程的各热力学数据,根据数据表明胶束形成的过程是熵驱动过程,存在焓-熵变补偿现象。 采用罗氏泡沫仪考察了三种磺基甜菜碱表面活性剂的泡沫性能在浓度和温度影响下的变化。结果表明三种表面活性剂的起泡性和泡沫稳定性随浓度增加而增强,浓度达到一定值后起泡性和稳泡性能趋于稳定;然而随着温度的升高,起泡性显著增加,泡沫稳定性显著降低。利用分水时间法测定了三种磺基甜菜碱表面活性剂的乳化性能,三种表面活性剂的乳化能力随浓度增加而逐渐增强然后趋于稳定。采用分光光度法研究了三种磺基甜菜碱表面活性剂的增溶性能,实验结果表明,随着芳基体积的增大,其增溶能力增强。以大庆二厂原油为油相,采用旋滴法考察了三种磺基甜菜碱表面活性剂的油/水界面性能,随着芳环体积的增大,界面张力减小。随着NaCl浓度的增加,间二甲苯基油酸酰胺羟丙基磺基甜菜碱的界面张力逐渐减小。


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