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反離子鹽KBr濃度對(duì)酰胺基陽(yáng)離子Gemini表面活性劑的表/界面活性的影響（一）
來(lái)源：應(yīng)用化工 瀏覽 221 次 發(fā)布時(shí)間:2025-09-25
Gemini表面活性劑是由兩個(gè)親水頭基和兩個(gè)疏水鏈，通過連接基團(tuán)連接親水頭基或靠近親水頭基的部分而組成。由于Gemini表面活性劑獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，較低的CMC濃度、較好的潤(rùn)濕性和增溶性、特殊的流變性和生物活性、以及與傳統(tǒng)單體表面活性劑相比超低的油/水界面張力等優(yōu)點(diǎn)，在過去的十年中受到了廣泛的關(guān)注[1-4]。
表面活性劑(兩親性物質(zhì))在許多油田應(yīng)用中都起著重要作用，如壓裂液、鉆井液以及非常規(guī)和常規(guī)油藏提高采收率[5]。在提高采收率(EOR)操作中，添加表面活性劑可以降低原油/水界面張力(IFT)和/或改變巖石的潤(rùn)濕性[6]。在二次采油和二次后采油作業(yè)中，表面活性劑對(duì)降低IFT起著關(guān)鍵作用。表面活性劑吸附在原油和水的界面，最終降低IFT。IFT降低很大程度上取決于表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)和濃度、溫度和鹽度。
無(wú)機(jī)鹽電解質(zhì)對(duì)離子表面活性劑在水溶液中存在形式起著關(guān)鍵作用。隨著無(wú)機(jī)鹽的加入，表面活性劑頭基團(tuán)間減弱的靜電斥力是影響離子表面活性劑溶液中聚合物形態(tài)的關(guān)鍵因素。膠束在加入無(wú)機(jī)鹽后可由球形膠束變?yōu)榘魻罨蛳x狀膠束[7]。在一定濃度范圍內(nèi)，有利于增加表面活性劑的粘彈性，提高壓裂液的粘彈性性能。此外鹽濃度在一定程度上可有效降低原油/水界面張力，提高采收率[5,8]。因此，研究無(wú)機(jī)鹽電解質(zhì)對(duì)表面活性劑的表/界面活性的影響具有重大意義。
本文合成了一類含不飽和雙鍵剛性連接基團(tuán)的酰胺基陽(yáng)離子的Gemini表面活性劑。通過FTIR和1H NMR對(duì)Gemini表面活性劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，并且對(duì)其Krafft溫度和耐鹽性能進(jìn)行了測(cè)定。研究了反離子鹽KBr濃度對(duì)Gemini表面活性劑的表/界面活性的影響以及在石蠟?zāi)ど蠞?rùn)濕性能的影響。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1試劑與儀器
十二酰胺丙基二甲胺(PKO-12>95%)、十六酰胺丙基二甲胺(PKO-16，>98%)、硬脂酰胺丙基二甲胺(PKO-18，>98%)均為工業(yè)級(jí);反-1,4-二溴丁烯、乙醇、異丙醇、乙酸乙酯、氫氧化鈉(98%)均為分析純；二甲基亞砜(DMSO)，購(gòu)自劍橋同位素實(shí)驗(yàn)室公司；蒸餾水。
Vertex-70型傅里葉變換紅外光譜儀；DRX300型核磁共振波譜儀；UV-1601紫外分光光度計(jì)；Sigma700表面張力儀；DSA25型動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量?jī)x；DDS-307數(shù)字電導(dǎo)率分析儀；dIFT雙通道動(dòng)態(tài)界面張力儀。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1合成方法酰胺基陽(yáng)離子Gemini表面活性劑的合成路線如下所示。
根據(jù)前期的工作[2-4]。在圓底燒瓶中，先將0.1 mol連接基化合物，反-1,4-二溴-2-丁烯溶于100 mL異丙醇中。將0.2 mol脂肪酸酰胺丙基二甲胺(PKO-12、PKO-16、PKO-18)加入反應(yīng)溶液中，并以氫氧化鈉0.4 g作為催化劑加速反應(yīng)，在80℃下攪拌12 h。反應(yīng)結(jié)束后，用真空蒸發(fā)去除溶劑，得到蠟狀的粗產(chǎn)物。將得到的蠟狀粗品固體在乙酸乙酯/乙醇(20∶1)混合溶劑中重結(jié)晶3次，得到白色粉末狀陽(yáng)離子Gemini表面活性劑。所制備的Gemini表面活性劑(GS-12,GS-16,GS-18)的產(chǎn)率分別為93.5%，92.4%，94.1%。Gemini表面活性劑GS-12,GS-16,GS-18的合成路線如下：
GS-12，白色蠟狀固體，1H NMR(400 MHz,DMSO,δ∶7.95(t,J=5.7 Hz,2H,k-H),6.24(s,2H,j-H),4.21～3.82(m,4H,i-H),3.30～3.20(m,4H,h-H),3.09(m,J=6.4 Hz,4H,f-H),3.01(s,12H,g-H),2.06(t,J=7.6 Hz,4H,e-H),1.84(s,4H,d-H),1.48(t,J=7.4 Hz,4H,c-H),1.24(s,32H,b-H),0.98～0.73(m,6H,a-H)。
GS-16,白色粉末狀固體，1H NMR(400 MHz,DMSO,δ∶7.94(t,J=5.8 Hz,2H,k-H),6.23(s,2H,j-H),4.12～3.86(m,4H,i-H),3.24(s,4H,h-H),3.09(m,J=6.4 Hz,4H,f-H),3.01(s,12H,g-H),2.06(t,J=7.6 Hz,4H,e-H),1.84(s,4H,d-H),1.47(s,4H,c-H),1.23(s,48H,b-H),0.93-0.66(m,6H,a-H)。
GS-18,白色粉末狀固體，1H NMR(400 MHz,DMSO,δ∶7.95(t,J=5.6 Hz,2H k-H),6.22(s,2H j-H),4.00(s,4H，i-H),3.23(m,J=9.7 Hz,4H,h-H),3.14～3.04(m,4H，f-H),3.01(s,12H,g-H),2.06(t,J=7.6 Hz,4H，e-H),1.84(s,4H，d-H),1.47(s,4H，c-H),1.23(s,56H,b-H),0.85(t,6H，a-H)。
1.3結(jié)構(gòu)表征及性能測(cè)定
1.3.1結(jié)構(gòu)表征采用傅里葉變換紅外光譜(FTIR)和核磁共振氫譜(1H NMR)測(cè)定了Gemini表面活性劑的結(jié)構(gòu)。
1.3.2電導(dǎo)率法測(cè)Krafft溫度利用電導(dǎo)率曲線突變測(cè)量了表面活性劑的Krafft溫度(TK)。首先在5℃下制備1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的表面活性劑溶液，于5℃下儲(chǔ)存過夜，然后在10～35℃的溫度范圍內(nèi)測(cè)量相應(yīng)溶液的電導(dǎo)率值。測(cè)量系統(tǒng)的溫度由恒溫水浴控制，電導(dǎo)率由數(shù)字電導(dǎo)率分析儀測(cè)量。電導(dǎo)曲線隨溫度變化的突變溫度被認(rèn)定為Krafft溫度，即固體表面活性劑完全溶解所需的溫度。