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多枝状嵌段聚醚高分子表面活性剂的合成、表征与应用

张志庆  
【摘要】:在本论文中合成并研究了线型、星型和树型等多个系列的新型聚醚嵌段共聚物。这些嵌段共聚物作为非离子的高分子表面活性剂,在表面活性、界面活性、聚集行为、流变行为、铺展能力、增溶能力等方面有其独特的性质,结构不同性质也迥然各异。纵向上,针对不同系列的聚醚高分子,围绕着各系列的不同分子结构作了物化性质上的对比;横向上,针对同一系列的聚醚高分子,抓住各样品不同的EO/PO比和嵌段数作了物化性质上的对比。本论文在对这类共聚物性能进行系统表征的基础上,还把合成的这些产品应用到油田的原油破乳上,解决了目前高含水原油、高凝油和稠油破乳中的不少难题,得到了一系列低温快速的原油破乳剂,形成了一套行之有效的原油破乳规律。 一、烷基醇聚氧乙烯醚低聚物的合成与性质 合成了四种C_(16)E_n(n=10,15,20,25)的非离子表面活性剂,并通过核磁共振、表面张力、界面张力、荧光、紫外、动态表面张力、表面压等实验方法进行了性质表征。核磁共振的定量分析表明低聚物的EO数与理论设计值基本一致,这样便于讨论EO数对这类非离子表面活性剂性质的影响。表面张力的结果揭示了随着C_(16)E_n中亲水的PEO链的增长,表面活性剂的最低表面张力值γ_(CMC)依次升高,而临界胶束浓度(CMC)值依次下降。也就是说,随着EO数的增加,这四种表面活性剂降低表面张力的效率逐渐增强,降低表面张力的能力逐渐减弱。以芘为探针的稳态荧光测量也证实了表面张力的CMC变化规律。胶束一旦形成,芘分子就倾向于从水相中进入胶束内核,从而增溶到胶束缔合结构的疏水核中,反映在荧光曲线上即在CMC处I_3/I_1值急剧升高。以正庚烷:甲苯=7:3混合体系模拟原油,测量C_(16)E_n降低模拟液/水界面张力的能力,发现EO数的增加有利于其界面活性的增强。用NIMA601槽子测定C_(16)E_n样品的表面压,绘制四种分子的π-A曲线,发现随着EO数的增多,分子的柔性更好,可压缩性更强,四种表面活性剂的极限表面压值依次降低,而每个分子在气液界面上占据的截面积则依次增大。 二、线型嵌段聚醚的界面性质和聚集行为


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