油田化学-表面活性剂基础

增溶作用 活性剂使难溶的固体或液体的溶解度显著增加的作 用。具有增溶作用的活性剂叫增溶剂。
例：在50℃时，煤油在水中的溶解度很小，但在 100mL 20% OP-10水溶液中却可溶解10.2mL。
润湿反转作用
活性剂使固体表面的润湿性向相反方向转化的作用 。能使固体表面润湿性发生反转的活性剂叫润湿反 转剂或润湿剂。
事实上，表面活性剂常常并不单独只表现一种作 用，而往往在一个过程中同时表现多种作用。
例如：（1）当活性剂水溶液从砂岩表面将油膜洗 下来时，这种洗净作用常包括（2）活性剂将砂岩表 面反转为亲水表面；（3）当油膜脱落时，活性剂可 将它乳化在水中，使它不易再粘回到砂岩表面；（4 ）而且当活性剂浓度足够高时，有些油还可增溶在 活性剂胶束中而被带走。
HLB值是一个相对的数值，可以在选择一定标准 的基础上,由实验测定，也可以按照经验公式计算
HLB值可作为选用表面活性剂的参考依据
表 活性剂的HLB值与应用的关系
活性剂的HLB值
应用
1.5-3
3—6 7～18 12～15 13～15 15～18
消泡剂 油包水型乳化剂 水包油型乳化剂，起泡剂
润湿剂 洗净剂 增溶剂
浊点反映非离子表面活性剂亲水性大小，亲水性越 大的，浊点也越高。
为保证非离子表面活性剂处于良好的溶解状态，一 般应控制在其浊点以下使用浊点；而非离子表面活 性剂浊点越，其使用的温度范围越广。
表面活性剂的作用
起泡作用 活性剂使泡沫易于产生并在产生后有一定稳定性的作用，防 止气泡破裂和防止气泡合并。具有这种作用的活性剂叫起泡 剂。起泡剂的作用是由于它在气泡的气液界面上吸附大大降 低了表面张力引起的。
1）阴离子型 羧酸类，硫酸盐类，烷基磷酸类，烷基芳香磺酸类。
2）阳离子型 胺盐类(伯、仲、叔)，季铵化合物，合N碱类，不含N碱类。
3）非离子型 分为醚与加溶基团相联，酯与加溶基团相联，酰胺与加溶
基团相联其它基团与加溶基团相联。加溶基团即指环氧乙烷链 节。 4）两性型
分为(四元和非四元的)氨基和羧基、氨基硫酸酯，氨基烷 基磺酸，其它含酸、碱基团的化合物。
CMC——临界胶束浓度Critical micelle concentration
表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。当其浓度高于 CMC值时，表面活性剂的排列成球状、棒状、束状、层状/板 状等结构。表征表面活性形成胶束能力、乳化能力的大小； CMC越小，活性剂效果越好。
克拉夫特点(Krafft Point)
例如：砂岩表面是亲水表面，当它与原油接触时， 原油中的天然活性剂吸附在砂岩表面上来，按极性 相近原则排列在砂岩表面，使亲水性表面反转为亲 油界面；这是活性剂的润湿反转；当活性剂的浓度 足够高时，活性剂可在第一吸附层上按极性相近规 则再吸附一层活性剂，使砂岩表面又反转为亲水性 表面。
洗净作用： 指活性剂使一种液体（如水）将其它物质（如油） 从固体表面洗脱下的作用。具有这种作用的活性剂 叫洗净剂或洗涤剂。
表面活性剂的一般特性
表面活性剂在溶液中自组装形成的各种聚集结构
球形胶束 棒状胶束 蠕虫状胶束
囊泡
立方液晶
Lamellae
层状液晶
HLB亲水-亲油平衡值 （Hydrophile-Lipophile Balance）
用来表示表面活性剂亲水或亲油能力大小的值。 HLB 值越大，其亲水性越强， HLB 值越小，其亲 油性越强。
（CMC） d. 胶束对于不溶于水的物质具有增溶作用。
表面活性剂分类
疏水基结构：分直链、支链、芳香链、含氟长链等； 亲水基类别：分为羧酸盐、硫酸盐、季铵盐、PEO衍生物、 内酯等； 分子构成的离子性：离子型、非离子型等。 还有根据其水溶性、化学结构特征、原料来源等各种分类 方法。但是众多分类方法都有其局限性，很难将表面活性 剂合适定位，并在概念内涵上不发生重叠。
表面活性剂基础介绍
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表面活性剂的一般特性
表面活性剂定义： 指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定
向排列，并能使表面张力显著下降的物质。
表面活性剂的一般特性
表面活性剂有一个共同的基本结构，是由具有易溶于油的 亲油基和易溶于水的亲水基组成的。它不仅有防止油水两 相排斥，而且有能把两相连结的功能。在溶液中分别称为 亲水基因和憎水基团。一个分子上具有亲水基因又有憎水 基因的化合物很多，它们成多或少具有降低表面张力的能 力，但是，只将能显著地降低表面张力的物质称为表面活 性别为方便起见，简称表活剂。
离子型表面活性剂在温度较低时溶解度很小，但随温 度升高而逐渐增加，当到达某一特定温度时，溶解度 急剧陡升（理解为水化固体熔化），把该温度称为临 界溶解温度(又称克拉夫特点)以KP表示。 离子型表面活性剂在高于KP的温度条件下才能发挥最 大效用。
浊点（Cloud Point）
将聚氧乙烯型非离子表面活性剂的透明水溶液缓慢 加热时，溶液开始呈现白色混浊的温度称为它的“ 浊点”。
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5）高分子型及其他 憎水基团
从天然脂肪酸得来的合8—18个碳原子的直链烷烃。 含3—8个碳原子的烷基常和芳香核(如苯、荣等)联在 一起成为一个憎水基团。
丙烯、异丁烯及戊烯等的某些同分异构休很容易轻 度聚合成带支链R一20个碳的单烯烃。这些化合物能与 苯反应生成烷基芳香憎水基团。
8—20或更多碳原子的石油烯烃。 石油溜份中的环烷酸。 水煤气合成或其他方法所得到的高级醇及烃类。 天然脂肪酸及松脂酸。 帖类和帖醇类与芳香核联合。
Surfactant Surface active agent (SAa)
两亲结构（双亲结构） amphiphilic structure
表面活性剂的一般特性
a. 在某一浓度下，它以分子分散状态存在于溶液中。 b. 因为分子在界面上吸附呈定向排列，所以在稀的
溶液中能显著地降低表面张力或界面张力。 c. 在某一浓度以上形成胶束。临界胶束浓度