反应型双子（Gemini）表面活性剂的合成和性能评价

论文摘要

双子（Gemini）表面活性剂是一种新型的表面活性剂。与传统表面活性剂相比,其独特的结构赋予它们更高的表面活性和很低的临界胶束浓度（cmc）,这是目前驱油用表面活性剂所无法比拟的,从而体现了双子表面活性剂在三次采油中有很大的应用潜力。本文在大量文献调研的基础上,对阳离子双子表面活性剂的基础性能进行了研究,期望能够为阳离子双子表面活性剂在三次采油领域的应用提供理论支持和指导。本文以二乙醇胺、长链溴代烷（碳数为8、12、16）、环氧氯丙烷为原料,通过两步反应合成了系列阳离子双子表面活性剂氯化N,N,N’,N’-四羟乙基-N,N’-二烷基-2-羟基丙二铵;对合成产物采用红外光谱法和核磁共振法进行结构表征,证实了合成产物为季铵盐阳离子双子表面活性剂;对所合成双子表面活性剂的表面活性研究表明,其cmc为0.31-10.5mmol/L,最低表面张力（γcmc）为20.6-28.3mN/m,与相应的传统表面活性剂相比,它们具有更高的表面活性;为了研究分子结构对双子表面活性剂表面活性的影响,同时测定系列阳离子双子表面活性剂溴化N,N,N’,N’-四甲基-N,N’-二烷基丙二铵的表面活性,实验结果表明,分子结构中N原子上连接的短链对表面活性剂的表面活性有一定的影响。考察了两类双子表面活性剂与传统阴离子表面活性剂在不同配比下的复配体系水溶液的表面活性,确定了在x=0.3（即Gemini表面活性剂在复配体系中的摩尔比为30%）时,与十二烷基磺酸钠的复配体系的表面活性最佳。结果表明,复配体系协同作用的优劣与混合表面活性剂中各组分的相对含量和传统阴离子表面活性剂的分子结构有关。通过室温下的岩心驱替实验,对性能较佳的复配体系的驱油效率进行评价,实验结果表明,该复配体系能将采收率提高8.7%,远高于单一传统表面活性剂的驱油效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 双子（Gemini）表面活性剂的结构和性能
• 1.1.1 双子表面活性剂的特殊结构
• 1.1.2 双子表面活性剂的优良性能
• 1.2 双子表面活性剂的国内外合成研究进展
• 1.2.1 双子表面活性剂的国外合成进展
• 1.2.2 双子表面活性剂的国内合成进展
• 1.3 双子表面活性剂的应用研究进展
• 1.4 研究中存在的问题和发展方向
• 1.5 本文选题目的和研究内容
• 第2章 双子表面活性剂的合成与表征
• 2.1 合成与分离原理
• 2.1.1 叔胺合成原理
• 2.1.2 混合胺的分离原理
• 2.1.3 季铵盐的合成原理
• 2.2 原料和仪器
• 2.3 双子表面活性剂Gemini An 的合成与表征
• 2.3.1 合成步骤
• 2.3.2 反应条件的选择
• 2.3.3 阳离子双子表面活性剂的表征
• 2.4 小结
• 第3章 双子表面活性剂的性能评价
• 3.1 实验方法
• 3.1.1 实验原理
• 3.1.2 实验药品和仪器
• 3.1.3 双子表面活性剂的表面活性评价方法
• 3.2 氯化N,N,N',N'-四羟乙基-N,N'-二烷基-2-羟基丙二铵Gemini An的表面活性评价
• 8 的表面活性评价'>3.2.1 双子表面活性剂Gemini A₈的表面活性评价
• 12 的表面活性评价'>3.2.2 双子表面活性剂Gemini A₁₂的表面活性评价
• 16 的表面活性评价'>3.2.3 双子表面活性剂Gemini A₁₆的表面活性评价
• 3.2.4 疏水链长度对双子表面活性剂Gemini An 表面活性的影响
• n 的表面活性剂评价'>3.3 溴化N,N,N',N'-四甲基-N,N'-二烷基丙二铵Gemini B_n的表面活性剂评价
• 8 的表面活性评价'>3.3.1 双子表面活性剂Gemini B₈的表面活性评价
• 12 的表面活性评价'>3.3.2 双子表面活性剂Gemini B₁₂的表面活性评价
• 16 的表面活性评价'>3.3.3 双子表面活性剂Gemini B₁₆的表面活性评价
• n 表面活性的影响'>3.3.4 疏水链长度对双子表面活性剂Gemini B_n表面活性的影响
• n 与Gemini Bn的性能比较'>3.4 双子表面活性剂Gemini A_n 与Gemini Bn的性能比较
• 3.4.1 双子表面活性剂GeminiAn 与Gemini Bn 的表面张力对比
• 3.4.2 双子表面活性剂Gemini An 与Gemini Bn 的临界胶束浓度对比
• 3.4.3 双子表面活性剂Gemini An 与Gemini Bn 的其它表面参数对比
• 3.5 小结
• 第4章 双子表面活性剂与传统阴离子表面活性剂的复配性能研究
• 4.1 实验方法
• 4.1.1 药品和仪器
• 4.1.2 双子表面活性剂与传统阴离子表面活性剂的复配性能评价方法
• 4.2 氯化N,N,N',N'-四羟乙基-N,N'-二烷基-2-羟基丙二铵Gemini An与传统阴离子表面活性剂的复配性能研究
• 8 与传统阴离子表面活性剂的复配性能研究'>4.2.1 双子表面活性剂Gemini A₈与传统阴离子表面活性剂的复配性能研究
• 12 与传统阴离子表面活性剂的复配性能研究'>4.2.2 双子表面活性剂Gemini A₁₂与传统阴离子表面活性剂的复配性能研究
• 16 与传统阴离子表面活性剂的复配性能研究'>4.2.3 双子表面活性剂Gemini A₁₆与传统阴离子表面活性剂的复配性能研究
• 4.3 溴化N,N,N',N'-四甲基-N,N'-二烷基丙二铵Gemini Bn 与传统阴离子表面活性剂的复配性能研究
• 8 与传统阴离子表面活性剂的复配性能研究'>4.3.1 双子表面活性剂Gemini B₈与传统阴离子表面活性剂的复配性能研究
• 12 与传统阴离子表面活性剂的复配性能研究'>4.3.2 双子表面活性剂 Gemini B₁₂与传统阴离子表面活性剂的复配性能研究
• 16 与传统阴离子表面活性剂的复配性能研究'>4.3.3 双子表面活性剂 Gemini B₁₆与传统阴离子表面活性剂的复配性能研究
• 4.4 小结
• 第5章 双子表面活性剂复配体系的驱油性能评价
• 5.1 实验方法
• 5.1.1 实验参数的计算
• 5.1.2 实验仪器和步骤
• 5.2 复配体系的驱油性能评价
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果