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反離子鹽KBr濃度對酰胺基陽離子Gemini表面活性劑的表/界面活性的影響（一）
來源：應用化工 瀏覽 247 次 發布時間:2025-09-25
Gemini表面活性劑是由兩個親水頭基和兩個疏水鏈，通過連接基團連接親水頭基或靠近親水頭基的部分而組成。由于Gemini表面活性劑獨特的結構，較低的CMC濃度、較好的潤濕性和增溶性、特殊的流變性和生物活性、以及與傳統單體表面活性劑相比超低的油/水界面張力等優點，在過去的十年中受到了廣泛的關注[1-4]。
表面活性劑(兩親性物質)在許多油田應用中都起著重要作用，如壓裂液、鉆井液以及非常規和常規油藏提高采收率[5]。在提高采收率(EOR)操作中，添加表面活性劑可以降低原油/水界面張力(IFT)和/或改變巖石的潤濕性[6]。在二次采油和二次后采油作業中，表面活性劑對降低IFT起著關鍵作用。表面活性劑吸附在原油和水的界面，最終降低IFT。IFT降低很大程度上取決于表面活性劑的化學結構和濃度、溫度和鹽度。
無機鹽電解質對離子表面活性劑在水溶液中存在形式起著關鍵作用。隨著無機鹽的加入，表面活性劑頭基團間減弱的靜電斥力是影響離子表面活性劑溶液中聚合物形態的關鍵因素。膠束在加入無機鹽后可由球形膠束變為棒狀或蟲狀膠束[7]。在一定濃度范圍內，有利于增加表面活性劑的粘彈性，提高壓裂液的粘彈性性能。此外鹽濃度在一定程度上可有效降低原油/水界面張力，提高采收率[5,8]。因此，研究無機鹽電解質對表面活性劑的表/界面活性的影響具有重大意義。
本文合成了一類含不飽和雙鍵剛性連接基團的酰胺基陽離子的Gemini表面活性劑。通過FTIR和1H NMR對Gemini表面活性劑進行結構表征，并且對其Krafft溫度和耐鹽性能進行了測定。研究了反離子鹽KBr濃度對Gemini表面活性劑的表/界面活性的影響以及在石蠟膜上潤濕性能的影響。
1實驗部分
1.1試劑與儀器
十二酰胺丙基二甲胺(PKO-12>95%)、十六酰胺丙基二甲胺(PKO-16，>98%)、硬脂酰胺丙基二甲胺(PKO-18，>98%)均為工業級;反-1,4-二溴丁烯、乙醇、異丙醇、乙酸乙酯、氫氧化鈉(98%)均為分析純；二甲基亞砜(DMSO)，購自劍橋同位素實驗室公司；蒸餾水。
Vertex-70型傅里葉變換紅外光譜儀；DRX300型核磁共振波譜儀；UV-1601紫外分光光度計；Sigma700表面張力儀；DSA25型動態接觸角測量儀；DDS-307數字電導率分析儀；dIFT雙通道動態界面張力儀。
1.2實驗方法
1.2.1合成方法酰胺基陽離子Gemini表面活性劑的合成路線如下所示。
根據前期的工作[2-4]。在圓底燒瓶中，先將0.1 mol連接基化合物，反-1,4-二溴-2-丁烯溶于100 mL異丙醇中。將0.2 mol脂肪酸酰胺丙基二甲胺(PKO-12、PKO-16、PKO-18)加入反應溶液中，并以氫氧化鈉0.4 g作為催化劑加速反應，在80℃下攪拌12 h。反應結束后，用真空蒸發去除溶劑，得到蠟狀的粗產物。將得到的蠟狀粗品固體在乙酸乙酯/乙醇(20∶1)混合溶劑中重結晶3次，得到白色粉末狀陽離子Gemini表面活性劑。所制備的Gemini表面活性劑(GS-12,GS-16,GS-18)的產率分別為93.5%，92.4%，94.1%。Gemini表面活性劑GS-12,GS-16,GS-18的合成路線如下：
GS-12，白色蠟狀固體，1H NMR(400 MHz,DMSO,δ∶7.95(t,J=5.7 Hz,2H,k-H),6.24(s,2H,j-H),4.21～3.82(m,4H,i-H),3.30～3.20(m,4H,h-H),3.09(m,J=6.4 Hz,4H,f-H),3.01(s,12H,g-H),2.06(t,J=7.6 Hz,4H,e-H),1.84(s,4H,d-H),1.48(t,J=7.4 Hz,4H,c-H),1.24(s,32H,b-H),0.98～0.73(m,6H,a-H)。
GS-16,白色粉末狀固體，1H NMR(400 MHz,DMSO,δ∶7.94(t,J=5.8 Hz,2H,k-H),6.23(s,2H,j-H),4.12～3.86(m,4H,i-H),3.24(s,4H,h-H),3.09(m,J=6.4 Hz,4H,f-H),3.01(s,12H,g-H),2.06(t,J=7.6 Hz,4H,e-H),1.84(s,4H,d-H),1.47(s,4H,c-H),1.23(s,48H,b-H),0.93-0.66(m,6H,a-H)。
GS-18,白色粉末狀固體，1H NMR(400 MHz,DMSO,δ∶7.95(t,J=5.6 Hz,2H k-H),6.22(s,2H j-H),4.00(s,4H，i-H),3.23(m,J=9.7 Hz,4H,h-H),3.14～3.04(m,4H，f-H),3.01(s,12H,g-H),2.06(t,J=7.6 Hz,4H，e-H),1.84(s,4H，d-H),1.47(s,4H，c-H),1.23(s,56H,b-H),0.85(t,6H，a-H)。
1.3結構表征及性能測定
1.3.1結構表征采用傅里葉變換紅外光譜(FTIR)和核磁共振氫譜(1H NMR)測定了Gemini表面活性劑的結構。
1.3.2電導率法測Krafft溫度利用電導率曲線突變測量了表面活性劑的Krafft溫度(TK)。首先在5℃下制備1%(質量分數)的表面活性劑溶液，于5℃下儲存過夜，然后在10～35℃的溫度范圍內測量相應溶液的電導率值。測量系統的溫度由恒溫水浴控制，電導率由數字電導率分析儀測量。電導曲線隨溫度變化的突變溫度被認定為Krafft溫度，即固體表面活性劑完全溶解所需的溫度。