磺酸盐型双子表面活性剂的合成与性能研究

论文摘要

双子表面活性剂具有很低的CMC值和很高的界面活性,在三次采油等领域具有良好的应用前景。本文分别以直链和支链的烷基酚为原料,经过双醚反应、磺化反应及中和反应合成了疏水基和联结基不同的八种磺酸盐型双子表面活性剂,通过正交实验和单因素实验法考察了反应时间、反应温度、配比、碱用量及相转移剂对反应产率的影响,确定了实验合成的最佳条件;采用两相滴定法测定了产物中活性物的含量,合成产物具有较高的纯度;通过红外光谱、核磁共振、质谱及元素分析对合成的产物进行了结构表征;利用吊环法和电导法测定了8种双子表面活性剂的γCMC和CMC,发现其临界胶束浓度比常规单链表面活性剂低1-2个数量级,分析了疏水基和联结基对表面活性的影响规律;热重实验表明双子表面活性剂的初始分解温度可达到300℃;考察了酸碱、温度、盐含量及聚合物对表面活性的影响,证明双子表面活性剂有较好的化学稳定性、耐温性和耐盐性,聚合物对其活性影响不大;在油砂上的静态吸附实验表明,双子表面活性剂的静态吸附量在3.5-4mg/g左右;在对三种有机相的乳化实验中发现,相同疏水基的双子表面活性剂随着联结基增长,乳化性先增强后减小,对于碳链越长的有机相,乳化性能越好;双子表面活性剂具有优异的泡沫性能,随联结基的增长初始起泡体积减小,泡沫半衰期先增加后降低;与AOS及OP-10表面活性剂进行了复配,表明AOS表面活性剂有较好的协同效应;测定了不同配方与辽河原油的界面张力,表明双子表面活性剂具有较好的界面活性,并分析了结构与界面活性的影响;驱油模拟实验表明,双子表面活性剂体系可在水驱基础上提高原油采收率15%以上。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 传统表面活性剂及其局限性
• 1.1.1 表面活性剂结构上的缺陷
• 1.1.2 油田常用的表面活性剂
• 1.2 双子表面活性剂的分子结构和分类
• 1.2.1 双子表面活性剂的分子结构
• 1.2.2 双子表面活性剂的分类
• 1.3 双子表面活性剂的合成
• 1.3.1 阳离子型双子表面活性剂的合成
• 1.3.2 阴离子型双子表面活性剂的合成
• 1.3.3 非离子型双子型表面活性剂的合成
• 1.4 双子表面活性剂的分离和表征
• 1.4.1 双子表面活性剂的分离
• 1.4.2 双子表面活性剂的表征
• 1.5 双子表面活性剂结构对性能的影响
• 1.5.1 疏水基结构对性能的影响
• 1.5.2 亲水基结构对性能的影响
• 1.6 主要研究内容
• 1.7 研究意义
• 第二章 磺酸盐型双子表面活性剂的合成与表征
• 2.1 实验仪器和药品
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 实验合成路线
• 2.2.2 实验合成步骤
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 单因素实验确定双醚反应相转移剂
• 2.3.2 双醚反应正交实验与条件优化
• 2.3.3 磺化反应正交实验与条件优化
• 2.3.4 反应物结构对产品性质的影响
• 2.3.5 活性物含量的测定
• 2.3.6 双子表面活性剂的表征
• 2.4 本章小结
• 第三章 磺酸盐型双子表面活性剂表面活性的研究
• 3.1 实验仪器与药品
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 双子表面活性剂表面张力的测定
• 3.2.2 双子表面活性剂电导率的测定
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 双子表面活性剂的表面活性研究
• 3.3.2 温度对双子表面活性剂表面活性的影响研究
• 3.3.3 双子表面活性剂耐盐性的研究
• 3.3.4 双子表面活性剂的化学稳定性
• 3.3.5 双子表面活性剂与聚合物的相互作用
• 3.3.6 双子表面活性剂与阳离子表面活性剂的复配体系的表面张力
• 3.4 本章小结
• 第四章 磺酸盐型双子表面活性剂泡沫性能的研究
• 4.1 实验仪器与药品
• 4.2 实验原理与方法
• 4.2.1 实验原理
• 4.2.2 泡沫性能的评价方法
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 双子表面活性剂泡沫性能的研究
• 4.3.2 温度和添加剂对双子表面活性剂泡沫性能的影响
• 4.3.3 复配体系双子表面活性剂的泡沫性能测定
• 4.4 本章小结
• 第五章 磺酸盐型双子表面活性剂驱油性能的研究
• 5.1 实验仪器与药品
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 双子表面活性剂吸附性能的研究
• 5.2.2 双子表面活性剂乳化性能的研究
• 5.2.3 双子表面活性剂热稳定性的分析
• 5.2.4 双子表面活性剂界面张力的测定
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.3.1 双子表面活性剂吸附性能研究
• 5.3.2 双子表面活性剂乳化性能的研究
• 5.3.3 双子表面活性剂热稳定性的分析
• 5.3.4 双子表面活性剂界面张力的测定
• 5.3.5 驱油效率的测定
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢