本文關(guān)鍵詞：季銨鹽型雙子表面活性劑的合成及其性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：雙子表面活性劑因其特殊的分子結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能，被譽(yù)為新一代表面活性劑。與傳統(tǒng)單鏈表面活性劑相比，Gemini表面活性劑擁有更低的cmc值和更高的界面活性，同時其水溶液具備特殊的流變性能，在提高原油采收率領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。本課題根據(jù)Gemini表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計合成了系列疏水碳鏈長度不同的季銨鹽型雙子表面活性劑。在無溶劑條件下，采用溴代十四烷、溴代十六烷和溴代十八烷分別與N，N，N'，N'-四甲基乙二胺進(jìn)行季銨化反應(yīng)，合成了不同碳鏈長度的陽離子型雙子表面活性劑—N，，N'-雙(十四烷基二甲基)-1，2-二溴化乙二銨鹽(GS14-2-14)、N，N'-雙(十六烷基二甲基)-1，2-二溴化乙二銨鹽(GS16-2-16)和N，N'-雙(十八烷基二甲基)-1，2-二溴化乙二銨鹽(GS18-2-18)。 采用紅外光譜(IR)和核磁共振氫譜(1HNMR)對產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測。通過對紅外光譜結(jié)果進(jìn)行分析，證明了實(shí)驗(yàn)合成產(chǎn)物分子中存在季銨鹽結(jié)構(gòu)；核磁共振結(jié)果驗(yàn)證了產(chǎn)物中的雙子結(jié)構(gòu)；通過進(jìn)行兩種圖譜的聯(lián)合分析，最終證實(shí)了實(shí)驗(yàn)合成產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物-季銨鹽型雙子表面活性劑。 研究了產(chǎn)物隨溫度的變化引起的吸附和聚集行為。采用吊環(huán)法對產(chǎn)物的臨界膠束濃度(cmc)進(jìn)行測試，電導(dǎo)法測試結(jié)果印證了吊環(huán)法的測試結(jié)果。通過對表面張力測試數(shù)據(jù)進(jìn)行熱力學(xué)計算，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中雙子表面活性劑GS14-2-14擁有更為優(yōu)異的表面活性，能夠在水/空氣界面排列更為緊密。通過測試不同溫度下質(zhì)量濃度與電導(dǎo)率的關(guān)系，得到溶液膠束化的相關(guān)熱力學(xué)參數(shù)，如反離子結(jié)合度β，并證明溶液的膠束化過程是主要依靠熵驅(qū)動、自發(fā)進(jìn)行的放熱行為。采用旋轉(zhuǎn)液滴法對產(chǎn)物降低油/水界面張力的能力進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物具備優(yōu)異的界面活性，能夠?qū)⒂?水界面張力降低至10-3mN.m-1，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)單鏈表面活性劑。 研究了疏水碳鏈長度、溫度、剪切速率、水楊酸鈉(NaSal)、震蕩角頻率對季銨鹽型雙子表面活性劑流變行為的影響。結(jié)果表明：雙子表面活性劑烷基鏈越長，其增黏能力也越強(qiáng)，溫度升高、剪切時間延長均使體系黏度下降；根據(jù)Ostwald-de Waele方程對流體相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計算，發(fā)現(xiàn)雙子表面活性劑均為非牛頓流體，且流體結(jié)構(gòu)對體系黏度貢獻(xiàn)明顯；少量NaSal的加入對GS16-2-16水溶液的黏度行為影響甚微，當(dāng)NaSal濃度達(dá)到1g/L后溶液黏度急劇下降，然而5.2g/L的NaSal使得十六烷基三甲基溴化銨(C16TAB)水溶液黏度驟增，接近無鹽時GS16-2-16水溶液黏度的3倍。隨著溫度的升高，溶液的彈性模量G'和黏性模量G''先降低后趨平，然而隨著震蕩角頻率的增加，G'和G''先上升后趨直；震蕩角頻率超過50rad/s后，GS14-2-14溶液的網(wǎng)狀架構(gòu)被破壞并無法恢復(fù)，不再具備彈性；通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行理論分析，發(fā)現(xiàn)由于剪切誘導(dǎo)作用，使得溶液的動態(tài)黏度η'(ω)與低剪切速率下流體觸變性的預(yù)測不符。
【關(guān)鍵詞】：雙子表面活性劑 界面活性 流變行為 剪切稀釋 Ostwald-de Waele冪律方程
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：O647.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-25
• 1.1 國內(nèi)外采油概況及發(fā)展趨勢11-13
• 1.2 雙子表面活性劑的研究進(jìn)展13-21
• 1.2.1 雙子表面活性劑的結(jié)構(gòu)13
• 1.2.2 雙子表面活性劑的性能13-17
• 1.2.3 Gemini 表面活性劑的分類與合成17-21
• 1.3 Gemini 表面活性劑的驅(qū)油機(jī)理及影響因素21-22
• 1.3.1 提高石油采收率的基本原理21
• 1.3.2 流變學(xué)理論基礎(chǔ)及其在 Gemini 表面活性劑溶液體系中的應(yīng)用21-22
• 1.4 選題的目的、意義及研究內(nèi)容22-23
• 1.4.1 選題的目的和意義22-23
• 1.4.2 研究內(nèi)容23
• 1.5 研究方法及技術(shù)路線23
• 1.5.1 正交試驗(yàn)法23
• 1.5.2 技術(shù)路線23
• 1.6 創(chuàng)新點(diǎn)23-25
• 2 季銨鹽雙子表面活性劑的合成及表征25-32
• 2.1 引言25
• 2.2 試劑與儀器25-26
• 2.2.1 原料和試劑25-26
• 2.2.2 儀器26
• 2.3 陽離子 Gemini 的合成方法26-27
• 2.3.1 合成機(jī)理26-27
• 2.3.2 合成步驟27
• 2.4 結(jié)果與討論27-32
• 2.4.1 紅外光譜分析27-29
• 2.4.2 核磁共振氫譜分析29-32
• 3 季銨鹽型 Gemini 表面活性劑的表界面活性研究32-43
• 3.1 表面張力的測定32-35
• 3.1.1 吊環(huán)法測定原理32
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析32-35
• 3.2 雙子表面活性劑物化參數(shù)的測定35-39
• 3.2.1 臨界膠束濃度(cmc)35-36
• 3.2.2 反離子結(jié)合度(β)36-37
• 3.2.3 膠束化的熱力學(xué)計算37-39
• 3.3 雙子表面活性劑 GS14-2-14 和 GS16-2-16 降低油/水界面張力的能力測定39-43
• 3.3.1 旋滴法測定油/水界面張力原理39-40
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析40-43
• 4 季銨鹽型 Gemini 表面活性劑的流變性能43-54
• 4.1 靜態(tài)流變行為試驗(yàn)43-48
• 4.1.1 雙子表面活性劑溶液的配制43
• 4.1.2 黏度行為試驗(yàn)43
• 4.1.3 靜態(tài)流變行為實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析43-48
• 4.2 動態(tài)流變行為測試48-52
• 4.2.1 溶液的配制48
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)方法48
• 4.2.3 動態(tài)流變行為實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析48-52
• 4.3 流體黏彈性的分析與討論52-54
• 4.3.1 損耗因子 tg52
• 4.3.2 動態(tài)黏度η'(ω)和震蕩角頻率(ω)的關(guān)系52-54
• 5 結(jié)論與建議54-55
• 5.1 結(jié)論54
• 5.2 建議54-55
• 致謝55-56
• 參考文獻(xiàn)56-62
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄62-63

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：300807