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聯(lián)結(jié)基對磺酸鹽型雙子表面活性劑界面行為及泡沫穩(wěn)定性的作用機(jī)制（一）
來源：石油學(xué)報(石油加工) 瀏覽 755 次 發(fā)布時間:2026-01-21
摘要:
合成了一系列具有支狀疏水鏈的新型磺酸鹽型雙子表面活性劑D2C(D為疏水基仲辛基，C為聯(lián)結(jié)基中亞甲基，n=2，4，6，8)，考察了聯(lián)結(jié)基對其表面活性的影響。結(jié)果表明，D2C系列雙子表面活性劑溶液的臨界表面張力 γCMC 與臨界膠束濃度CMC值均隨聯(lián)結(jié)基長度的增加而增大;遼河原油加入D2C系列雙子表面活性劑溶液后的油-水界面張力隨著聯(lián)結(jié)基團(tuán)長度的增加先增加后降低。D2C系列雙子表面活性劑具有良好的泡沫性能，隨著聯(lián)結(jié)基長度的增加，初始起泡體積降低，泡沫半衰期先增加后降低;隨著溫度的增加，泡沫半衰期顯著下降，初始起泡體積先增加后降低。
雙子表面活性劑是通過聯(lián)結(jié)基將2個傳統(tǒng)表面活性劑分子在其親水頭基或接近親水頭基處連接在一起而形成的一類新型表面活性劑。因其特殊的分子結(jié)構(gòu),雙子表面活性劑在表面活性、起泡性、乳化能力及潤濕性等方面大大優(yōu)于傳統(tǒng)表面活性劑,因而受到廣泛的關(guān)注。
聯(lián)結(jié)基對雙子表面活性劑性能具有明顯的影響。陳志等研究了聯(lián)結(jié)基對帶有直鏈?zhǔn)杷年栯x子季銨鹽型表面活性劑表面活性的影響,得出聯(lián)接基團(tuán)越短，CMC值和 γCMC 值越低的結(jié)論。聯(lián)結(jié)基的性質(zhì)影響表面活性劑的水溶性。將柔性的聯(lián)結(jié)基用等長的剛性聯(lián)結(jié)基取代時,表面活性劑Krafft點(diǎn)升高5;將疏水聯(lián)結(jié)基用親水聯(lián)結(jié)基取代時，Krafft點(diǎn)降低。聯(lián)結(jié)基的位置對表面活性劑的表面活性也有影響。Zana認(rèn)為，聯(lián)結(jié)基只有連接在頭基或其附近時才能使表面活性劑有效地降低表面張力和具有較高的表面活性。聯(lián)結(jié)基的結(jié)構(gòu)可以影響雙子表面活性劑在氣-液界面的排列，進(jìn)而影響其表面活性。聯(lián)結(jié)基的變化對泡沫穩(wěn)定性及潤濕性也有顯著的影響。 Zhu等的研究表明，當(dāng) [C10H21CH2CH(OC3H6SO3Na)CH2]2Y 中的聯(lián)結(jié)基 Y的單位基團(tuán)為乙氧基時，隨著聯(lián)結(jié)基長度增加，初始起性。聯(lián)結(jié)基的變化對泡沫穩(wěn)定性及潤濕性也有顯
烏永兵等介紹的具有帶支鏈?zhǔn)杷幕撬猁}型雙子表面活性劑,其疏水基的支化度不高,且對聯(lián)結(jié)基的影響未有系統(tǒng)的闡述。筆者合成了一系列具有高支化度疏水基、不同聯(lián)結(jié)基長度的新型磺酸鹽型雙子表面活性劑 D2Cn (D為疏水基仲辛基,C為聯(lián)結(jié)基中的亞甲基, n為 2,4,6,8),研究了其水溶液的表面活性、界面活性及泡沫性能,討論了聯(lián)結(jié)基對其界面張力和起泡性能的影響。
1 實驗部分
1.1 儀器與試劑
江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠 JJ-1增力攪拌器;上海市實驗儀器總廠 101A-1E型紅外干燥烘箱;山東龍口市先科儀器廠電熱恒溫油浴鍋;淄博科森儀器公司 ZL-2型自動界面張力儀;上海精密科學(xué)儀器有限公司DDS-11D型電導(dǎo)率儀;德國布魯克儀器公司 Vector-33型紅外光譜儀;上海亞榮生化儀器廠RE-52AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀;美國 TEXAS儀器公司TEXAS-500旋滴界面張力儀;無錫市石油儀器設(shè)備有限公司 HT-II型自動混調(diào)器,瑞士 Bruker公司Avance 500 MHz核磁共振儀。
1,2-二溴乙烷、 1,4-二溴丁烷、 1,6-二溴已烷、1,8-二溴辛烷、十二烷基硫酸鈉(SDS)和十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)均為 CP級試劑,十六烷基三甲基溴化銨、NaOH和二氯甲烷均為 AR級試劑，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品;氯磺酸, GR級試劑,上海金山亭新化工試劑廠產(chǎn)品;對特辛基酚，工業(yè)級,上海晶純試劑有限公司產(chǎn)品;石油磺酸鹽(PS),工業(yè)級,勝利油田; α-烯烴磺酸鹽(AOS),工業(yè)級,市售。
1.2 雙子表面活性劑的合成與表征
1.2.1 合成方法
雙子表面活性劑的反應(yīng)方程式如式(1)所示。
式(1)中,疏水基 R基團(tuán)為 (CH3)3CCH2C(CH3)2 ;聯(lián)結(jié)基為 -O(CH2)nO-n 為2,4,6,8。所得產(chǎn)物記為 D2Cn 系列。
(1)雙醚中間體的合成(雙醚反應(yīng))
將0.101mol對特辛基酚置于裝有機(jī)械攪拌、回流冷凝管的三口燒瓶中,加入2mL乙醇、2.00g十六烷基三甲基溴化銨和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% NaOH水溶液 100mL,攪拌并加熱至 75°C ,另取0.05mol二溴代烷加入反應(yīng)體系,繼續(xù)加熱至 100°C ,反應(yīng) 4h。待體系冷卻后,向其中多次加入乙醚進(jìn)行萃取,萃取液用水洗滌至中性,用無水硫酸鎂干燥過夜,過濾,然后用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)除去溶劑,得到雙醚中間體。
(2)鈉鹽型雙子表面活性劑的合成(磺化及中和反應(yīng))
將雙醚中間體置于裝有氯化氫吸收裝置的三口燒瓶中，加入50mL無水二氯甲烷，磁力攪拌。按氯磺酸與雙醚中間體摩爾比為2.02:1的比例將氯磺酸溶于30mL無水二氯甲烷中，在室溫下1h內(nèi)滴入反應(yīng)體系，繼續(xù)反應(yīng)8h。用NaOH的乙醇溶液中和，蒸干溶劑，用丙酮洗滌產(chǎn)物，過濾得含鹽粗產(chǎn)物，用乙醇進(jìn)行重結(jié)晶，得白色粉末產(chǎn)品即為磺酸鹽型雙子表面活性劑D2C。產(chǎn)物D2C2、D2C4、D2C6、D2C8 的總收率分別為 55.9%、 43.7%、47.6%、49.8%。