烷醇酰胺類表面活性劑的合成及其性能研究.pdf

1、油/水界面張力能否降至超低(≤10-3 mN/m)是在三次采油提高原油采收率過程中篩選驅(qū)油劑配方的一個(gè)重要指標(biāo)，設(shè)計(jì)超低界面張力體系并研究超低界面張力產(chǎn)生機(jī)理對(duì)指導(dǎo)驅(qū)油劑的設(shè)計(jì)具有重要意義。本文采用“一鍋法”合成了非離子表面活性劑烷醇酰胺，研究了合成條件、無(wú)機(jī)鹽濃度以及增溶油相對(duì)該類表面活性劑界面活性的影響，結(jié)合FT-IR光譜、界面擴(kuò)張流變、分子模擬等手段研究了非離子表面活性劑烷醇酰胺的分子行為以及在不同條件下產(chǎn)生超低界面張力及具有油相

2、適應(yīng)性的機(jī)理。本論文取得的認(rèn)識(shí)為建立表面活性劑的構(gòu)效關(guān)系提供理論基礎(chǔ)，并為設(shè)計(jì)三次采油中超低界面張力體系提供指導(dǎo)。
　　本文主要分為以下三個(gè)部分:
　　第一部分采用月桂酸甲酯和二乙醇酰胺為原料在堿性催化劑甲醇鈉條件下利用“一鍋法”合成了非離子表面活性劑月桂酸二乙醇酰胺，分別采用石油醚和水進(jìn)行純化，得到了高純度的月桂酸二乙醇酰胺，借助核磁、紅外等手段進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，由合成引入的月桂酸甲酯、二乙醇酰胺、胺單脂、胺雙脂等伴生

3、物分子與主劑月桂酸二乙醇酰胺協(xié)同吸附在油/水界面且分布在不同的位置，導(dǎo)致該體系具有高的界面活性和油相適應(yīng)性。通過單一變量法研究了合成條件對(duì)月桂酸二乙醇酰胺體系界面性能的影響。
　　第二部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，非離子表面活性劑烷醇酰胺在Ca2+/Mg2+存在下，可以將十二烷/水的界面張力降低至10-3mN/m數(shù)量級(jí)，且在一定范圍內(nèi)隨著鹽度的增加界面張力逐漸減小，為我們提供一個(gè)很好的研究超低界面張力機(jī)理的模型。通過測(cè)定FT-IR光譜我們發(fā)現(xiàn)

4、，Ca2+/Mg2+存在時(shí)，界面層內(nèi)與烷醇酰胺親水頭基相互作用的水分子數(shù)目減小，相互作用減弱。紅外光譜的分析數(shù)據(jù)表明Mg2+結(jié)合自由水的能力要強(qiáng)于Ca2+，在相同濃度條件下，Mg2+在界面層內(nèi)結(jié)合水分子數(shù)目要遠(yuǎn)多于Ca2+。表面活性劑疏水性增強(qiáng)，界面張力降低。Mg2+存在條件下烷醇酰胺疏水性增強(qiáng)的幅度要大于Ca2+，Mg2+降低油/水界面張力的能力要強(qiáng)于Ca2+。
　　第三部分研究了烷醇酰胺及增溶癸烷的溶脹膠束體系與不同油相間的界

5、面擴(kuò)張流變性質(zhì)。結(jié)果表明，當(dāng)烷醇酰胺膠束增溶一定量癸烷分子后，與不同油相的界面擴(kuò)張模量的變化趨勢(shì)較單一烷醇酰胺時(shí)要小。通過計(jì)算界面生成能發(fā)現(xiàn)，當(dāng)適量癸烷增溶于烷醇酰胺疏水尾鏈間時(shí)形成的界面層界面能低，因此當(dāng)增溶了癸烷的溶脹膠束與油相接觸時(shí)，烷醇酰胺和增溶的癸烷分子在油水界面由熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)組裝形成界面層，油相分子對(duì)界面層的組成和性質(zhì)的影響程度降低，因此在采用不同油相時(shí)界面流變性的差異減小。因此只要確定表面活性劑與癸烷的最佳比例，取得最低的界

6、面生成能，便可以通過預(yù)組裝的溶脹膠束在油水界面吸附形成界面層，避免油相分子進(jìn)入界面層，從而保障體系對(duì)不同油相的適應(yīng)性。
　　綜上所述，本論文研究了月桂酸二乙醇酰胺合成過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物及伴生物分子對(duì)主劑界面活性的影響;僅通過改變鹽度使得烷醇酰胺將十二烷/水界面張力降至超低，利用FT-IR(ATR)光譜研究了鈣、鎂變化對(duì)界面層內(nèi)分子行為的影響;研究了增溶油相的烷醇酰胺溶脹膠束的界面擴(kuò)張流變性質(zhì)，探索了取得油相適應(yīng)性的理論機(jī)制。本文取

7、得的結(jié)果和認(rèn)識(shí)可為揭示表面活性劑構(gòu)效關(guān)系和揭示超低界面張力機(jī)理提供一定的理論依據(jù)。
　　本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn):
　　(1)本文深入探討了表面活性劑合成過程中的副產(chǎn)物及伴生物對(duì)產(chǎn)物界面活性的影響，揭示了烷醇酰胺取得高界面活性的關(guān)鍵機(jī)制，為表面活性劑的合成與應(yīng)用相結(jié)合提供了新的思路，避免了合成過程中資源的浪費(fèi)以及相關(guān)性能的降低。
　　(2)結(jié)合分子模擬理論研究方法和FT-IR(ATR)光譜等實(shí)驗(yàn)方法，研究了表面活性劑分子行為