本文關鍵詞：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構和優(yōu)異的性能，被譽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域擁有廣闊的應用前景。本課題根據Gemini表面活性劑的結構特點，設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'-四甲基乙二胺進行季銨化反應，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)對產物進行結構檢測。通過對紅外光譜結果進行分析，證明了實驗合成產物分子中存在季銨鹽結構；核磁共振結果驗證了產物中的雙子結構；通過進行兩種圖譜的聯(lián)合分析，最終證實了實驗合成產物為目標產物-季銨鹽型雙子表面活性劑。 研究了產物隨溫度的變化引起的吸附和聚集行為。采用吊環(huán)法對產物的臨界膠束濃度(cmc)進行測試，電導法測試結果印證了吊環(huán)法的測試結果。通過對表面張力測試數據進行熱力學計算，發(fā)現(xiàn)產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量濃度與電導率的關系，得到溶液膠束化的相關熱力學參數，如反離子結合度β，并證明溶液的膠束化過程是主要依靠熵驅動、自發(fā)進行的放熱行為。采用旋轉液滴法對產物降低油/水界面張力的能力進行測試，發(fā)現(xiàn)產物具備優(yōu)異的界面活性，能夠將油/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。結果表明：雙子表面活性劑烷基鏈越長，其增黏能力也越強，溫度升高、剪切時間延長均使體系黏度下降；根據Ostwald-de Waele方程對流體相關參數進行計算，發(fā)現(xiàn)雙子表面活性劑均為非牛頓流體，且流體結構對體系黏度貢獻明顯；少量NaSal的加入對GS16-2-16水溶液的黏度行為影響甚微，當NaSal濃度達到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溶液的網狀架構被破壞并無法恢復，不再具備彈性；通過對實驗數據進行理論分析，發(fā)現(xiàn)由于剪切誘導作用，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測不符。
【關鍵詞】：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
【學位授予單位】：陜西科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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展13-21
• 1.2.1 雙子表面活性劑的結構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 表面活性劑的驅油機理及影響因素21-22
• 1.3.1 提高石油采收率的基本原理21
• 1.3.2 流變學理論基礎及其在 Gemini 表面活性劑溶液體系中的應用21-22
• 1.4 選題的目的、意義及研究內容22-23
• 1.4.1 選題的目的和意義22-23
• 1.4.2 研究內容23
• 1.5 研究方法及技術路線23
• 1.5.1 正交試驗法23
• 1.5.2 技術路線23
• 1.6 創(chuàng)新點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 合成機理26-27
• 2.3.2 合成步驟27
• 2.4 結果與討論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 實驗結果及分析32-35
• 3.2 雙子表面活性劑物化參數的測定35-39
• 3.2.1 臨界膠束濃度(cmc)35-36
• 3.2.2 反離子結合度(β)36-37
• 3.2.3 膠束化的熱力學計算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 實驗結果及分析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43
• 4.1.3 靜態(tài)流變行為實驗結果及分析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 實驗方法48
• 4.2.3 動態(tài)流變行為實驗結果及分析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)的關系52-54
• 5 結論與建議54-55
• 5.1 結論54
• 5.2 建議54-55
• 致謝55-56
• 參考文獻56-62
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄62-63

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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  本文關鍵詞：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。

本文編號：300807