阳离子双子表面活性剂的应用研究进展

第14卷 增刊精细与专用化学品November2006 2006年11月1日FineandSpecialtyChemicals专论与综述阳离子双子表面活性剂的应用研究进展胡廷峰3 郭祥峰 贾丽华(齐齐哈尔大学化学与化学工程学院,黑龙江齐齐哈尔161006)摘 要:介绍了阳离子双子表面活性剂近年来在新材料制备、抗腐蚀、杀菌、三次采油、织物染整、生物技术及造纸工业等方面的应用。关键词:阳离子双子表面活性剂;三次采油;生物技术ApplicationofCationicGeminiSurfactantsHUTing2feng,GUOXiang2feng,JIALi2hua(CollegeofChemistryandChemicalEngineering,QiqiharUniversity,Qiqihar161006,China)Abstract:TheapplicationsofcationicGeminisurfactantsinrecentyearsinpreparationofnewmaterials,corrosionin2hibition,bactericide,enhancedoilrecovery,textile,biologicaltechnology,paper2makingindustryareintroduced.Keywords:cationicGeminisurfactants;enhancedoilrecovery;biologicaltechnology 表面活性剂在实际应用中的重要性是众所周知的,合成具有高表面活性的新型表面活性剂一直是人们感兴趣的课题之一。1971年,Bunton等人〔1〕首次合成了阳离子型双子表面活性剂,并将其作为相转移催化剂。1991年,美国Emory大学的Menger将这类表面活性剂命名为“Gemini表面活性剂”〔2〕。从此引发了对双子表面活性剂的研究热潮〔3〕,新型结构的双子表面活性剂不断被报道〔4~11〕。阳离子型双子表面活性剂作为双子表面活性剂的重要组成部分,具有高表面活性、卓越的吸附性能、奇特的聚集行为和特殊的聚集体结构,受到广泛关注。目前,关于阳离子型双子表面活性剂合成及性质方面研究的报道很多,而对其应用性能的研究相对较少。本文对近几年来阳离子型双子表面活性剂在新材料制备、三次采油、生物技术、抗金属腐蚀、织物染整等领域的应用作一概述。1 双子表面活性剂的结构与特性双子表面活性剂的分子结构如图1所示。图1 双子表面活性剂的分子结构示意图双子表面活性剂是由两个单体表面活性剂在各自离子头基处通过联接基而化学键合起来的一类表面活性剂。这种特殊的二聚结构赋予了双子表面活性剂较相应的传统单头基、单烷烃链表面活性剂更为优越的性能,如高表面活性、低Krafft点和好的水溶性,在降低水的表面张力方面表现出更高的效率与能力,和单体表面活性剂(尤其是非离子型表面活性剂)间的复配能产生更强的协同效应和良好的钙皂分散能力,对油的增溶能力强,对皮肤的刺激・1・

3收稿日期:2006209211 作者简介:胡廷峰(19802),男,在读硕士研究生,主要从事阳离子双子表面活性剂的合成及应用研究。精细与专用化学品第14卷 增刊性小。2 阳离子双子表面活性剂的应用2.1 制备新材料介孔分子筛具有大的可控孔径和高比表面积,在催化、分离、光电磁学以及纳米科学等方面有很多潜在的应用。自1996年Huo等〔12〕首次用阳离子双子表面活性剂成功地合成了M41S系列介孔材料以来,阳离子双子表面活性剂作为合成分子筛的模板剂受到重视〔13~15〕。Voort等〔13〕通过调节阳离子双子表面活性剂(Cm2s2Cm)的联接基长度制备出了不同晶形的介孔分子筛。如当s=10~12时可制备立方相的MCM248;当s较小时,适合于制备MCM241。胡军等〔14〕分别以双子表面活性剂162m216、1623(OH)216和162(12Ar21)216为模板剂研究了联接基的性质对硅基介孔材料结构的影响。研究表明,当联接基为柔性的亚甲基链时,结果与Voort一致;当联接基中含有亲水基—OH时,制备出的材料为层状结构;当联接基中含有刚性憎水的苯环时,以乙醇为共溶剂,得到了直径约为500~700nm空心球结构的材料。另外,韩书华等〔15〕利用C12222C12为模板剂,室温条件下合成出了高度有序的MCM248。近期,Tewodros等〔16〕以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,以双(三乙氧基硅基)乙烯(BTE)为桥联有机源,三乙氧基乙烯基硅烷(TEV)为有机基团终止剂,制备了周期性介孔有机金属硅材料(PMO),它是一种在无机骨架中含有桥联有机基团的新型介孔材料。分散在具有分子尺寸的无机骨架中的有机基团在催化剂〔17〕和作为纳米材料合成的模板剂〔18〕等方面具有巨大的应用潜力。Hyung等〔19〕以阳离子型双子表面活性剂Cn2s2Cn(n=6~18,s=3~12)为模板剂,制备出了具有层状、双连续立方相、二维六方相等结构的PMO材料,开辟了合成该类新材料的新途径。2.2 杀菌传统的单头基单烷烃链季铵盐表面活性剂是一类常用的杀菌消毒剂,其杀菌机理通常被认为是通过正离子头基吸附在带负电荷的细菌表面,改变了细菌细胞壁的通透性;同时烷烃链可与细胞的类脂层发生疏水相互作用而插入其中,进而导致细胞内酶失活和蛋白质变性〔20〕。对于阳离子双子表面活性剂,当联接基较短时,其单元分子中离子头基的电荷密度和烷烃链密度显著增加,这将强烈地促进它在细菌表面吸附,因此,双子表面活性剂应具有更好的杀菌效果。赵剑曦等〔21〕研究了两个系列的阳离子双子表面活性剂(C122s2C12・2Br,s=2,3,4,6和C12222En2C12・2Br,n=1,3)的杀菌效果。实验结果表明,阳离子双子表面活性剂对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的杀菌效果更佳,杀菌效率为十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)的25~40倍。孟琳等〔22〕利用双卤代醚和长链叔胺反应,合成了阳离子型杀菌剂,并评价了杀菌效果。实验结果表明,阳离子双子表面活性剂对硫酸盐还原菌具有良好的杀菌性能,而且杀菌能力也明显优于十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227),是一种很有应用前景的新型工业用杀菌剂。2.3 抑制金属腐蚀表面活性剂在抑制金属腐蚀方面具有一定效果。目前研究较多的是以传统的单头基、单烷烃链表面活性剂作为金属表面腐蚀抑制剂〔23〕。在酸溶液中,表面活性剂分子自发地吸附到金属表面,定向排列并形成致密的保护层,进而抑制了金属在酸液中的电化学腐蚀。赵剑曦等〔24〕研究了阳离子双子表面活性剂C122s2C12・2Br(s=2,3,4,6)系列抑制锌在硫酸中的腐蚀情况,结果表明,它们对在015mol/L的硫酸中的锌有很好的保护作用,并且当s=2时,防腐效果最佳。这表明,当双子表面活性剂的联接基足够短时,头基间的库仑斥力被抑制,增大了表面活性剂单元分子中的电荷和烷烃链密度,进而使其吸附能力大大增强,在金属表面形成更为致密的保护层。因此,阳离子双子表面活性剂具有较传统表面活性剂更佳的金属防腐效果。2.4 织物染整阳离子双子表面活性剂用于染整工业近来也有一些报道,王祥荣〔25〕合成了N,N’2双(十六烷基二甲基)21,22二溴化乙二铵盐,并将其作为涤纶织物碱减量促进剂和阳离子染料可染型涤纶纤维(ECDP)的缓染剂,结果表明其在这两方面的性能均优于传统阳离子表面活性剂。我们合成了・2・ 2006年11月1日胡廷峰,等:阳离子双子表面活性剂的应用研究进展N,N,N’,N’2四甲基2N,N’2双(22十二烷氧基222氧乙基)21,22乙二胺盐酸盐,利用该双子表面活性剂作助剂对亚麻织物用活性染料进行染色,活性黄M23RE的上染率、固色率达85%以上。该双子阳离子表面活性剂处理的亚麻织物的染色性能优于传统的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵,上染率、固色率分别提高了近10%。〔26〕2.5 生物技术基因疗法是将缺陷型基因引入细胞核(该过程称为基因转染)并在其内进行表达,产生一种矫正特殊病态环境所需的蛋白质,进而达到治疗目的。然而基因转染的主要障碍是细胞膜和细胞核膜,因此开发允许DNA通过膜的技术引起了科学家们强烈的兴趣。研究发现,一些阳离子表面活性剂有助于基因转染,特别是双子表面活性剂,其转染效果更好,为治疗基因性疾病提供了一个更为有效、安全的方法〔27〕。Camilleri及其合作者〔28〕合成了5种多肽基的阳离子双子表面活性剂,它们是一类无毒的固体,易操作,易溶于pH值在较大范围内改变的水溶液,并将其用于基因转染。Bombelli等〔29〕分别研究了含有不同联接基的阳离子型双子表面活性剂1与2和相应的传统表面活性剂3(结构如图3所示)的基因转染效率。结果发现,所用传统的表面活性剂3不能转染DNA,而双子表面活性剂均能转染,其中1c的转染效率最高,2次之,1a和1b相对最差。另外还指出,DNA的转染效率与DNA浓缩的程度有关,而双子表面活性剂联接基的立体化学结构对DNA的浓缩影响很大。因此,可以从分子水平上设计能够与DNA快速、准确、紧密的结合,使DNA容易进入目标细胞和细胞核,无毒且易于生物分解的转染剂。图3 基因转染所用表面活性剂的分子结构2.6 三次采油与传统表面活性剂相比,阳离子双子表面活性剂具有更高的表面活性和更低的CMC,在浓度很低的溶液中即可形成柔性棒状胶束并相互缠结而成为网状结构,溶液粘度大幅度上升并具有切稀特性,可有效改变油水流度比,扩大波及体积,可波及到聚合物波及不到的空间,提高驱油效率〔30〕。因此,阳离子双子表面活性剂兼有聚合物和传统表面活性剂两种驱替剂的性能,在油田的三次采油应用中具有极大的潜在应用前景。最近,作者合成了含酰氨基阳离子双子表面活性剂GAS212,在加入柠檬酸的酸性溶液中时该表面活性剂的低浓度溶液具有较高的粘度〔31〕。近年来有一类被称为MD膜驱剂的二价铵盐在增加原油采收率的研究中取得了良好的效果。该类物质具有双子阳离子表面活性剂的一些结构特征,它在粘土矿物上吸附也表现出与单价季铵盐不同的特性〔32〕。2.7 其他由于阳离子双子表面活性剂具有优异的水溶性、润湿性、增溶性和抗静电性能,使其在造纸工业中作为纤维的分散剂、抗静电剂、防霉杀菌剂、废纸脱墨剂等方面具有更重要的使用价值〔33〕。将阳离子型双子表面活性剂吸附到粘土和沙子等介质上,将上述改性的材料作为废物填埋的防渗添加剂,用双子表面活性剂的水溶液增溶和增流,将其注入地下驱除地下水中非水液体和吸附深层土壤的污染物,可达到治理污染的目的〔34〕。阳离子双子表面活性剂由于其特殊的结构因素,具有一定的分离作用〔35〕,对某些样品的分离效果明显优于传统表面活性剂,这在生物分析和化学拆分上有很大应用潜力。3 结束语阳离子双子表面活性剂具有诸多的优良性质,是新一代表面活性剂的杰出代表,具有广阔的应用前景,应重点加强已报道的阳离子双子表面活性剂在各领域中的使用,研究其复配性能和协同效应,以促进该类表面活性剂新应用领域的不断拓展;改进阳离子双子表面活性剂的合成路线和生产工艺,进一步降低成本,尽快实现其工业化应用。□・3・精细与专用化学品第14卷 增刊参考文献〔1〕BuntonCA,RobinsonL,SchaakJ,etal.Catalysisofnucleophilicsubstitutionsbymicellesofdicationicdetergents〔J〕.JOrgChem,1971,36(16):2346~2350〔2〕MengerFM,LittauCA.Geminisurfactants:synthesisandproper2ties〔J〕.JAmChemSoc,1991,113:1451~1452〔3〕赵剑曦.新一代表面活性剂:Geminis〔J〕.化学进展,1999,11(4):348~357〔4〕李润涛,陈恒昌,等.哌嗪类抗肿瘤类药物的研究:双哌嗪双季铵盐类化合物的合成〔J〕.药学学报,1995,30(1):63~69〔5〕CastroMarianoJL,KovenskyJose,CirelliAliciaFernandez.Newdimericsurfactantsfromalkylglucosides〔J〕.Tetrahedron,1999,55:12711~12722〔6〕ReikoOda,IvanHuc,DganitDanino,etal.Aggregationpropertiesandmixingbehaviorofhydrocarbon,fluorocarbon,andhybridhy2drocarbonfluorocarboncationicdimericsurfactants〔J〕.Langmuir,2000,16:9759~9769〔7〕MengerFredricM,KeiperJasonS.Geminisurfactants〔J〕.AngewChemIntEd,2000,39:1906~1920〔8〕郭祥峰,陈华群,贾丽华.甘氨酸酯衍生物双子季铵盐表面活性剂〔J〕.应用化学,2002,19(7):713~714〔9〕QiuLingguang,XieAnjian,ShenYuhua.Synthesisandsurfaceac2tivityofnoveltriazole2basedcationicGeminisurfactants〔J〕.Chi2neseChemLett,2003,6:653~656〔10〕贾丽华,郭祥峰,陈华群,等.壬基酚为原料合成双季铵盐〔J〕.精细化工,2001,18(10):576~578〔11〕AndreLaschewsky,LaurentWattebled,MichelArotcarena,etal.Synthesisandpropertiesofcationicoligomericsurfactants〔J〕.Langmuir,2005,21:7170~7179〔12〕HuoQisheng,MargoleseDavidI,StuckyGalenD.Surfactantcon2trolofphasesinthesynthesisofmesoporoussilica2basedmaterials〔J〕.ChemMater,1996,8:1147~1160〔13〕VanDerVoortP,MathieuM,MeesF.Synthesisofhigh2qualityMCM248andMCM241bymeansoftheGeminisurfactantmethod〔J〕.JPhysChemB,1998,102:8847~8851〔14〕胡军,周丽绘,李鸿宁,等.Gemini表面活性剂联接基团对合成硅基介孔材料结构的影响〔J〕.物理化学学报,2005,21(11):1217~1222〔15〕HanShuhua,XuJun,HouWanguo,etal.Synthesisofhigh2qual2ityMCM248meso2poroussilicausingGeminisurfactantdimethyl2ene21,22bis(dodecyldimethylammoniumbromide)〔J〕.JPhysChemB,2004,108:15043~15048〔16〕TewodrisAsefa,MichalKruk,MarkMarkJ,etal.Novelbifunc2tionalperiodicmesoporousorganosilicas,BPMOs:synthesischar2acterizationpropertiesandin2situselectivehydroboration2alcoholy2sisreactionsoffunctionalgroups〔J〕.JAmChemSoc,2001,123:8520~8530〔17〕YangQihua,KapoorMahendraP,InagakiShinji,etal.Catalyticapplicationofsulfonicacidfunctionalizedmesoporousbenzene2sili2cawithcrystal2likeporewallstructureinesterification〔J〕.JMolCatalA:chem,2005,230:85~89〔18〕SakamotoYuzuru,FukuokaAtsushi,HiguchiTakanori,etal.Synthesisofplatinumnanowiresinorganic2inorganicmesoporoussilicatemplatesbyphotoreduction:formationmechanismandiso2lation〔J〕.JphysChemB,2004,108:853~858〔19〕HyungIkLee,ChanhoPak,SeungHwanYi,etal.SystematicphasecontrolofperiodicmesoporousorganosilicasusingGeminisurfactants〔J〕.JMaterChem,2005,15:4711~4717〔20〕董泽华,刘靖,刘宏芳,等.防治硫酸盐还原菌的杀菌剂的合成与性能〔J〕.日用化学工业,1997,6:7~8〔21〕赵剑曦,毛宁,游毅,等.季铵盐Gemini表面活性剂杀菌活性及其分子结构的关联〔J〕.应用化学,2003,20(12):1208~1210〔22〕孟琳,周丽萍,葛双启,等.双季铵盐杀菌剂的合成及其杀菌性能研究〔J〕.化学工程师,2005,4:59~60〔23〕GuoRong,LiuTianqing,WeiXun.EffectsofSDSandsomealco2holsontheinhibitionefficiencyofcorrosionfornickel〔J〕.ColloidsSurfA:PhysicochemEngAspects,2002,209:37~45〔24〕HuangWei,ZhaoJianXi.AdsorptionofquaternaryammoniumGeminisurfactantsonzincandtheinhibitiveeffectonzinccorro2sioninvitriolicsolution〔J〕.ColloidsSurfA:PhysicochemEngAspects,2006,278:246~251〔25〕王祥荣.阳离子Gemini型表面活性剂的合成及其应用性能的研究〔J〕.印染助剂,2002,19(1):12~15〔26〕薛旭婷,于宏伟,贾丽华,等.双子阳离子表面活性剂对亚麻织物染色性能的影响〔J〕.印染助剂,2006,23(10)〔27〕KirbyAnthonyJ,CamilleriPatrick,EngbertsJanBFN,etal.Geminisurfactants:newsyntheticvectorsforgenetransfection〔J〕.AngewChemIntEd,2003,42:1448~1457〔28〕CamilleriPatrick,KremerAndreas,EdwardsAndrewJ,etal.Ano2velclassofcationicGeminisurfactantsshowingefficientinvitrogenetransfectionproperties〔J〕.ChemCommun,2000,1253~1254〔29〕BombelliCecilia,FaggioliFrancesca,LucianiPaola,etal.Effi2cienttransfectionofDNAbyliposomesformulatedwithcationicGeminiamphiphiles〔J〕.JMedChem,2005,48:5378~5382〔30〕谭中良,韩冬,杨普华.孪连表面活性剂的性质和三次采油中应用前景〔J〕.油田化学,2003,20(2):187~191〔31〕郭祥峰,胡廷峰,贾丽华.中国工程院第46届工程科技论坛,2006分子聚集体化学的工程应用论文集〔C〕.青岛,2006,113~114〔32〕林宝辉,高芒来.一种二价季铵盐在粘土矿物上的吸附〔J〕.物理化学学报,2005,21(7):808~812〔33〕郭丽梅,武首香,姚培正.孪连表面活性剂在造纸工业中的应用前景〔J〕.造纸化学品,2006,18(2):33~36〔34〕张青山,郭炳南,张辉淼.双子表面活性剂研究进展和应用〔J〕.化学进展,2004,16(3):343~348〔35〕水玲玲,郑利强,刘少杰.双子表面活性剂的研究进展〔J〕.日用化学工业,2001,(2):28~31・4・

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清洁压裂液用离子型表面活性剂体系的研究进展

清洁压裂液用离子型表面活性剂体系的研究进展

38 A N细CES石IN FI油NE P化ETR工OCH进EMIC展AKS 第13卷第6期 ADVA 一 ’ 

清洁压裂液用离子型表面活性剂体系的研究进展 

刘明书 ,唐善法 ,方飞飞 ,黄 蓉 

(1.长江大学石油工程学院;2.长江大学油气钻采工程湖北省重点实验室:荆州434023) 

[摘要] 详细介绍了清洁压裂液的黏弹性、携砂、破胶和滤失机理;综述了用于清洁压裂液 的离子型表面活性剂体系的研究应用进展,包括阳离子表面活性剂体系、阴离子表面活性剂体系、 两性离子表面活性剂体系、双子表面活性剂体系及表面活性剂复配体系;指出应加强对双子表面 活性剂及阴阳离子表面活性剂复配体系的研究。 [关键词] 清洁压裂液机理表面活性剂黏弹性复配 

清洁压裂液又称黏弹性表面活性剂(VES)压 

裂液,是以黏弹性表面活性剂为增稠剂的胶体压 

裂液体系,不含任何聚合物以及不溶于水或烃类 

的固体…。与水基聚合物压裂液相比,清洁压裂 

液具有低摩阻、无残渣、对地层伤害小、返排速度 

快、返排率高等优点,因而成为压裂液领域的研究 

重点。目前国内外广泛应用的清洁压裂液以阳离 

子表面活性剂体系为主剂,但是大多数阳离子表 

面活性剂在高温高压、低渗、特低渗油气田等的应 

用过程中经常出现严重的吸附滞留、高温下黏度 

下降快等现象,严重制约了清洁压裂液的进一步 

推广应用。作为清洁压裂液的主剂,表面活性剂 

在很大程度上决定了清洁压裂液的整体性能。因 

此,研究表面活性剂的性能与特点及分子结构对 

表面活性剂溶液流变性的影响,对于开发高效清 

洁压裂液体系具有重要意义。笔者在介绍清洁压 

裂液机理的基础上,概述了清洁压裂液用离子型表 

面活性剂体系的研究应用进展,并指出了各离子型 

表面潘『生剂清洁压裂液在矿场推广应用尚需解决 

的问题,为清洁压裂液的进一步研究奠定基础。 

1清洁压裂液机理 

1.1黏弹性机理 黏弹性表面活性剂体系中所用的表面活性剂 

具有亲水基团和长链疏水基团,当表面活性剂浓 

表面活性剂在石油工程中的应用研究进展论文

表面活性剂在石油工程中的应用研究进展论文

表面活性剂在石油工程中的应用研究进展论文

表面活性剂在石油工程中的应用研究进展论文

摘要:表面活性剂在石油工程的油气钻井、开采及储运中均有很广泛的应用。综述了表面活性剂在石油工程中的研究及应用现状,由于国内一些大型油气藏已到开采后期,油田采收率较低,利用表面活性剂可以提高采收率。高分子类型的表面活性剂既能提高波及系数,又能提高洗油效率,是很好的驱油助剂。目前不少油田在开采低渗透油藏以及页岩油气藏,压裂液助剂的开发研究是现在及将来的一个研究热点。

关键词:表面活性剂;石油工程;应用;研究

表面活性劑是一类分子由极性的亲水部分和非极性的亲油部分组成的,少量存在即能显著降低溶剂表面张力的物质。它们广泛用于日常生活[1,2],以及石油工程。例如,在油气钻井工作中可以用作钻井液的杀菌剂、缓蚀剂、起泡剂、消泡剂、解卡剂、乳化剂等;在油气开采作业中可以用作黏土稳定剂、驱油剂、清防蜡、酸压助剂(可用于乳化酸、泡沫酸,成胶和破胶、助排剂等);在油气田地面工程中可以用作减阻剂、破乳剂、杀菌剂、絮凝剂等,于浩洋等[3-6]对其在油田中的主要应用及其作用机理进行过归纳。

目前国内一些大型油藏已到开发后期,原油采收率较低,可以采用化学驱进行驱油。例如,大庆油田的碱-表面活性剂-聚合物(ASP)三元复合驱为大庆油田的增产和稳产作出了巨大贡献[7]。对低孔低渗的油气藏如目前国内外热门的页岩油/气藏的开采则多用压裂工艺,其中关键的化学剂常用到表面活性剂[8-11]。

根据表面活性剂在水中起活性作用的亲水基团来进行分类,可以将其分为阴离子型、阳离子型、两性离子型、非离子型及特种类型(包括含氟和含硅、Gemini、Bola及生物表面活性剂等)表面活性剂。现根据其类型对其在石油工程尤其是在低孔低渗油气藏中的研究及应用现状进行综述,以供我国页岩油/气藏开采技术的研究人员作参考。

1普通表面活性剂的研究及应用 1.1阴离子型

在水中起活性作用的部分为离子的表面活性剂。常见的阴离子表面活性剂有羧酸盐型(可用作肥皂)、磺酸盐型(可用作洗衣粉)、硫酸酯盐型(可用于牙膏)及磷酸酯盐型(可用于织物的去静电)等[12,13]。

双子型有机硅表面活性剂的研究进展

双子型有机硅表面活性剂的研究进展

双子型有机硅表面活性剂的研究进展

鲍艳;郭佳佳;李晓璐;时春华;张晓艳

【摘 要】Synthesis and performance of Gemini organosilicon surfactants

were reviewed. Interfacial properties, aggregation behavior and hydrolysis

resistance of Gemini organosilicon surfactants were emphatically

introduced. Meanwhile,outlooks about application of Gemini organosilicon

surfactants in the field of leather processing,textile and pesticide

manufacturing were prospected.%综述了双子型有机硅表面活性剂的合成及性能特点,着重介绍了双子型有机硅表面活性剂界面性质、聚集行为及抗水解性等方面的研究现状,并对其在皮革、纺织以及农药等领域的应用前景做了展望。

【期刊名称】《日用化学工业》

【年(卷),期】2016(046)005

【总页数】6页(P296-301)

【关键词】双子表面活性剂;有机硅;界面性质;聚集行为;抗水解

【作 者】鲍艳;郭佳佳;李晓璐;时春华;张晓艳

【作者单位】陕西科技大学轻工科学与工程学院,陕西西安 710021;陕西科技大学轻工科学与工程学院,陕西西安 710021;陕西科技大学化学与化工学院,陕西西安 710021;陕西科技大学轻工科学与工程学院,陕西西安 710021;陕西科技大学化学与化工学院,陕西西安 710021

【正文语种】中 文 【中图分类】TQ423

双子型有机硅表面活性剂是一类新型表面活性剂,比起双子型碳氢表面活性剂,有着更高的表面活性,更低的临界胶束浓度(cmc)和优异的润湿性,同时又克服了普通有机硅表面活性剂水解稳定性差的问题,因此受到了广泛的关注与研究。如韩富等[1,2]合成了一种葡萄糖酰胺基双子型有机硅表面活性剂,并对其界面性质、聚集行为和超铺展机理进行了研究;Huang Zhiqiang等[3]将一种季铵盐型双子有机硅表面活性剂应用于矿物的浮选。本文在现有研究基础上,综述双子型有机硅表面活性剂的性能特点、研究现状,并对其在皮革、纺织及农药等领域的应用进行展望。

硬脂酰胺基Gemini阳离子表面活性剂的合成及应用

硬脂酰胺基Gemini阳离子表面活性剂的合成及应用

第28卷第7期 2011年7月 印染助剂 TEX rII AUXILIARIES Vo1.28 No.7 Ju1.20Il 

硬脂酰胺基Gemini阳离子表面活性剂的 

合成及应用 

陶文彩 ,卢翠萍 (1.张家港科道化学有限公司,江苏张家港215613;2.南通天助化工有限公司,江苏南通226400) 

摘 要:采用硬脂酰胺丙基二甲基胺和双(2一氯乙基)醚为原料,合成了一种硬脂酰胺基Gemini阳离子表面活性剂.其优化的 合成工艺为:n(硬脂酰胺丙基二甲基胺):n【双(2一氯乙基)醚】=2:1, (异丙醇)=3O%(对反应体系质量),9O℃合成48 h.合成的硬脂酰胺基 Gemini阳离子表面活J性剂水溶性较好(Krafft点为35.2 qC),经其整理的棉织物有很好的柔软性和亲水性. 关键词: 硬脂酰胺基Gemini阳离子表面活性剂;硬脂酰胺丙基二甲基胺;双(2一氯乙基)醚;亲水性;柔软剂 中图分类号:TQ423 文献标识码:B 文章编号:1004—0439(201 1)07—0036—03 

Synthesis and application of cationic Gemini surfactant with 

stearic amide group 

TAO Wen—cai ,LU Cui-pinge (1.Zhangjiagang Kudos Chemical Co.,Ltd.,Zhangjiagang 215613,China;2.Nangtong Tianzhu Chemical Co.,Ltd.,Nantong 226400,China) 

Abstract:Cationic Gemini surfactant with stearic amide group was synthesized using stearamidopropyl dimethylamine and bis(2-chloroethy1)ether as raw materials.The optimal synthesis technology was:n(stearami— dopropyl dimethylamine):n[bis(2一ch J0roethyI)ethe r]=2:1,w(isopropyl alcoho1)=30%fon the weight of reaction sys— tem).reacted at 90 oC for 48 h.The prepared cationic Gemini surfactant with stearic amide group had good water solubility with 35.2 oC of Krafft point.The Gemini surfactant finished cotton fabrics had good softness and hy— drophilicity Key words:cationic Gemini surfactant with stearic amide group;stearamidopropyl dimethylamine;bis(2一 chloroethy1)ether;hydrophilicity;softener 

阳离子表面活性剂的应用研究

阳离子表面活性剂的应用研究

环境与发展

162 HUANJINGYUFAZHAN▲SHIYANYANJIU阳离子表面活性剂的应用研究梁钟璇(贵州省遵义市环境保护监测中心站,贵州 遵义 563000)摘要:简要介绍了阳离子表面活性剂优异的杀菌性和容易吸附于一般固体表面的性质,重点论述了阳离子表面活性剂在石油化工、洗涤工业、复合材料添加剂等方面的广泛应用。关键词: 阳离子表面活性剂;应用;环保中图分类号:X830.2 文献标识码:A 文章编号:2095-672X(2017)04-0162-02DOI:10.16647/15-1369/X.2017.04.077Application of cationic surfactantLiang Zhongxuan(Guizhou zunyi environmental protection monitoring cente,Zunyi Guizhou 563000,China)Abstract: Introduced cationic surfactants excellent bactericidal and easily absorbed in the general nature of the solid surface, with emphasis on the cationic surfactants in the petroleum chemical industry, cleaning industry, composite materials, extensive use of additives, environmental protection etc.Keywords:Surfactants;Cationic surfactants;Application1 阳离子表面活性剂的性能及发展概况表面活性剂一般富集于表面,并能大大降低溶剂的表面张力,改变体系的表面状态。 [1~3]阳离子表面活性剂是疏水基通过共价键与带正电的亲水基相连的表面活性剂。阳离子表面活性剂与其它类型的表面活性剂相比,除了其表面活性剂的差异,阳离子表面活性剂具有两个显著特性,优异的杀菌性及容易吸附于一般固体表面的性质。[4~5]因此阳离子表面活性剂具有良好的乳化、润湿、洗涤等性能外,还具有特殊的杀菌、柔软、抗静电、抗腐蚀等性能。表面活性剂是上个世纪40年代初开发研制,是很多工业部门必要的化学助剂。其用量虽小但是收效甚大,被誉为“工业味精”。 目前,表面活性剂在从一般工业辅助剂产品开始向独立的精细化学品发展。改革开放以来,我国大力发展工业,表面活性剂工业得到了迅速的发展,但是由于刚起步,与发达国家比起来还是有很大差距,尤其是阳离子表面活性剂更加落后。2 阳离子表面活性剂的应用2.1 在洗涤剂工业中的应用洗涤随着社会的发展不断地演变和进化,洗涤用品也随着发展。比如皂角,从天然的洗涤用品到香波的出现,是一个突破的发展。 [6] 并且因为带有正电荷的季铵盐所以对皮肤和头发具有强吸附性,并对头发有抗静电调理功能。分子链越长,头发的湿梳性、滑爽性、柔软性及光泽越好;亲水的聚醚链越多,用于香波中亲水性、保湿性越好,起泡越丰富;季铵盐基团越多越易附着在头发上,头发的干梳性越好。此类表面活性剂,既可使泡沫稳定,又可改善头发的梳理效果[7]。2.2 阳离子表面活性剂在原油开采中的应用表面活性剂在原油开采中有广泛的用途,在钻井、固井、采油、原油破乳、集输、炼油等生产过程中,使用表面活性剂,对于保证钻井安全,提高原油采收率、油品质量、生产效率及防备防护和运输等起着重要作用。钻井液的性能对钻井效率、防止事故起关键作用,而泥浆的好坏与表面活性剂的使用有密切关系。阳离子表面活性剂由于其独特的性能在原油开采中发挥了重要性能[7]。2.2.1 油田杀菌剂在油田的注水中,所用的油田污水或者天然水中含有大量的微生物,如藻类、菌类、细菌等。其中细菌的存在危害最为严重,注水会使细菌进入地层,由于细菌的繁殖、生长和代谢不但能引起设备的严重腐蚀,还能堵塞设备,严重会造成油井完全闭塞和干涸。在其中加入阳离子表面活性剂对油田用水进行处理,通过加强药剂在细菌体的吸附作用,从而增强它的杀菌效果。可以大大降低油井内设备的腐蚀率,又不至于堵塞油田流动。2.2.2 油田堵水剂采收原油,遇到油水同层时,应使用选择性封堵水剂。遇到油水不同层时,使用非堵水剂堵水。阳离子表面活性剂是一种常用的选择性封堵剂,当它进入水层时,阳离子表面活性剂吸附在被水冲刷出来的砂岩表面,使出水层位由亲水转变为亲油,增加了水的流动阻力,起到了堵水的作用。2.2.3 原油破乳剂主要是水包油型乳化原油破乳剂,这类破乳剂是随着第三次采油的发展而发展起来的,阳离子表面活性剂是通过与原油中的阴离子乳化剂反应,中和掉了原来稳定于油水界面上的乳化剂,从而改变其亲水油的平衡值或者是改变水湿性粘土颗粒的湿润性,达到破乳的目的。由于不同的破乳剂有不同的破乳机理,因此水包油型乳化原油破乳剂多采用复配使用,如季铵盐型阳离子表面活性剂与盐复配使用。2.3 阳离子表面活性剂在材料合成中的应用在材料科学中,随着新技术革命的发展,特别是尖端新技术对新材料的迫切需求,不断发展新的工艺和方法材料,阳离子表面活性剂作为有机模板剂在材料合成中越来越引起人们的重视。2.3.1 在中孔分子筛合成中的应用中孔分子筛是指以表秒活性剂为模板剂,利用溶胶-凝胶、乳化或者微乳等化学过程,通过有机物和无机物之间的界面作用组装生成的一类无机多孔材料。材料大大超出了常规分子筛的孔径范围且稳定性好。2.3.2 在复合材料合成中的应用很多阳离子表面活性剂在粘土矿物改性中发挥了巨大的作用,为了得到性能优异的各种有机-无机纳米复合材料,对粘土预处理是非常重▲HUANJINGYUFAZHAN

电导法测定阳离子型表面活性剂临界胶束浓度实验研究分析

电导法测定阳离子型表面活性剂临界胶束浓度实验研究分析

1 电导法测定阳离子型表面活性剂临界胶束浓度实验研究

【摘 要】采用电导法测定一定温度下不同浓度的十四烷基三甲基氯化铵(TTAC),十六烷基三甲基氯化铵(CTAC),十八烷基三甲基氯化铵(STAC)溶液的电导率值,计算摩尔电导率,研究碳链上碳原子数对表面活性剂临界胶束浓度(CMC)的影响。结果表明:CMC(TTAC)=0.00580mol·L-1,CMC(CTAC)=0.0041mol·L-1,CMC(STAC)=0.0039mol·L-1,可知随着碳链上碳原子个数的增多,相应的临界胶束浓度(CMC)呈减小趋势。

【关键词】电导法;表面活性剂;临界胶束浓度;长碳链烷基季铵盐

Experimental study on the critical Micelle Concentration of Cationic Surfactant

With Conductivity Method

Abstract: Conductance method is used to determine a certain temperature under different

concentrations of myristyl trimethyl ammonium chloride (TTAC), hexadecyl trimethyl ammonium

chloride (CTAC), octadecyl trimethyl ammonium chloride (STAC) solution conductivity value, calculate

the molar conductivity, the carbon number of carbon atoms in the chain of critical micelle concentration

(CMC) of surfactant. The results showed that the CMC (TTAC) = 0.00580 mol·L-1,

阳离子双子乳化剂

阳离子双子乳化剂

阳离子双子乳化剂是一种具有阳离子表面活性剂特性的化合物,可以用于乳化、分散和稳定油水混合物。它具有许多独特的性质和应用领域。

阳离子双子乳化剂具有良好的乳化性能。在乳化过程中,它可以将油和水两相有效地分散并形成乳液。这是由于阳离子双子乳化剂分子结构中同时含有亲水性和疏水性基团,使其能够在油水界面上形成稳定的吸附层,从而减小了油水界面的表面张力,促使油和水的混合。这一特性使得阳离子双子乳化剂在食品、化妆品、医药等领域中得到广泛应用。

阳离子双子乳化剂还具有优异的分散性能。在分散过程中,它可以将固体颗粒有效地分散到液体介质中,形成均匀的分散系统。这是由于阳离子双子乳化剂分子结构中的亲水性基团能够与固体颗粒表面形成强烈的相互作用,从而使固体颗粒分散均匀。这一特性使得阳离子双子乳化剂在颜料、涂料、塑料等领域中得到广泛应用。

阳离子双子乳化剂还具有良好的稳定性。在乳化和分散过程中,它能够形成稳定的胶束结构,使油水混合物或固体颗粒能够长时间保持分散状态,不易发生相分离或沉淀。这是由于阳离子双子乳化剂分子结构中的疏水性基团能够相互作用形成胶束结构,从而增加了系统的稳定性。这一特性使得阳离子双子乳化剂在涂料、胶粘剂、油田助剂等领域中得到广泛应用。

除了上述的乳化、分散和稳定性能外,阳离子双子乳化剂还具有一些其他的特性。例如,它具有较低的表面张力,能够提高液体的润湿性和渗透性;它具有一定的抗静电性能,能够减少静电带来的不良影响;它具有一定的抗菌性能,能够抑制微生物的生长。这些特性使得阳离子双子乳化剂在纺织、造纸、电子等领域中也得到了广泛应用。

阳离子双子乳化剂作为一种具有阳离子表面活性剂特性的化合物,在乳化、分散和稳定油水混合物方面具有独特的性能和应用领域。它的乳化性能可以广泛应用于食品、化妆品、医药等领域;它的分散性能可以广泛应用于颜料、涂料、塑料等领域;它的稳定性能可以广泛应用于涂料、胶粘剂、油田助剂等领域。同时,阳离子双子乳化剂还具有其他一些特性,如较低的表面张力、抗静电性能和抗菌性能,使其在纺织、造纸、电子等领域也有着广泛的应用前景。

阳离子表面活性剂在医学中的应用

阳离子表面活性剂在医学中的应用

随着时代的发展,科学技术的不断进步,医学领域的研究也在不断深入。在医学中,阳离子表面活性剂已经被广泛应用,成为许多医疗产品的必要组成部分。本文将讨论阳离子表面活性剂在医学中的应用,包括其作为抗菌剂、控释剂、增溶剂、湿润剂等多种应用方式,以及各自的优点和缺点。

一、作为抗菌剂的应用

在过去的几年中,获得FDA批准的新药数量已经逐年下降。这是由于多种因素造成的,包括药品开发成本的不断上升、药物开发风险的增大、对新药物研究规定的加强等。因此,对现有药物的再利用,已成为一个越来越重要的课题。阳离子表面活性剂,作为一个具有广泛抗菌谱的抗菌剂,正受到越来越多的关注。

现有的研究表明,阳离子表面活性剂能够对多种病原体具有很好的杀菌效果,包括病毒、细菌、真菌等。其中,抗细菌作用最为显著。因为阳离子表面活性剂具有破坏细胞膜、增加细胞通透性、抑制细菌外酶活性等多种作用,这些作用都能够有效杀灭微生物,防止感染。所以,在制备口腔、皮肤护理、内科、外科和眼科药品中,广泛使用阳离子表面活性剂作为抗菌剂,应用前景广阔。

二、作为控释剂的应用

目前医学领域中大多需要频繁注射药物,给患者带来很大的不便,同时也增加了治疗的成本。为了解决这个问题,研究人员开始研究利用阳离子表面活性剂作为一种控释剂,帮助患者进行可持续性治疗。

阳离子表面活性剂被广泛应用于皮肤用药控释系统中,如慢性皮肤病、银屑病、神经性皮炎等。这些应用中,阳离子表面活性剂被用作药物的控释剂,可以使药物缓慢释放,保证药物抵达病变部位时药效仍然持续发挥,有效缓解病情。此外,阳离子表面活性剂还可用于在人体内缓慢释放药物,让疾病得到长时间的治疗,避免了频繁注射药物的情况。

三、作为增溶剂的应用

在医学领域中,许多药物需要改善其可溶性,提高其生物利用度。阳离子表面活性剂能够提高水溶性和油溶性药物的生物利用度,加快药物吸收的速度。因为阳离子表面活性剂分子极化,容易溶解在疏水的药物中,从而提高药物的宜人性和口服药物的吸收速率;此外,阳离子表面活性剂还能够协助混悬液稳定,提高患者的用药满意度。

双子表面活性剂的应用研究进展

双子表面活性剂的应用研究进展

双子( gemini)型表面活性剂是一组性能优异的表面活性剂,其分子是由两个普通单链单头基表面活性剂分子在头基处通过联接基团以化学键连接而成。其中联接基团可以是聚亚甲基、聚氧乙烯基、聚氧丙烯基,也有刚性的或杂原子的基团。极性基团可以是阳离子型、阴离子型、非离子型。虽然大多数的gemlm表面活性剂结构对称,含有两个相同的极性基团,但含有不对称结构的gemlm表面活性剂也有报道,李刚森等[1]就研制出含有三个或三个以上极性基团或烷基链的多聚表面活性剂。

Gemini型表面活性剂分子的这种结构使其明显地表现出更易在气液表面上吸附,更有效地降低表面张力,更好地复配协同效应,更低的Kraff点,更易聚集生成胶团,更好的润湿性,昆好钙皂能力等普通表面活性剂不具备的独特优势[2]。

1 Gemini表面活性剂的研究现状及其性质

1971年,Bunton等[3]首次合成了一类阳离子型gemini表面活性剂:烷基-a,w-双二烷基双甲基烷基溴化铵,并对它们的表面活性和临界胶束浓度进行了研究。1990年,Zhu等[4]合成出了阴离子型gemini表面活性剂。1991年美国Emory大学的Menger等合成了以刚性间隔基联接离子头基的双烷烃链表面活性剂,并命名为gemlm型表面活性剂。此后对双子表面活性剂的研究及新型结构的双子表面活性剂不断被报道。各国已对gemini表面活性剂做了大量的研究工作,并合成了许多新型gemini表面活性剂,如:不对称型、无公害双糖型、阳离子(季铵盐)和阴离子(磷酸盐)的两性型。1999年赵剑曦[5]对国外gemini表面活

性剂的研究做了系统的综述,引起了国内相关研究单位的重视。

与传统表面活性剂相比较,gemini表面活性剂具有很多优良性能:很高的表面活性,很低的Krafft点和很好的水溶性;在降低水的表面张力方面表现出更高的效率,与传统表面活性剂(尤其是非离子型表面活性剂)复配时能产生较强的协同效应;独特的流变性能;更强的降低油水界面张力的能力;良好的钙皂分散性能,润湿性能;对油的增溶能力更强;对皮肤的刺激性更小等。近年来gemini表面活性剂已成为国内外胶体和界面化学的研究开发热点和重点,被誉为“新一代表面活性剂”的突出代表[6]。

双子阳离子表面活性剂对亚麻织物染色性能的影响

第23卷第10期 2006年10月 印染助剂 TEXT【LE AUXILIARIES Vo1.23 No.10 0ct.2006 

双子阳离子表面活性剂对亚麻织物 

染色性能的影响 

薛旭婷,于宏伟,贾丽华,郭祥峰 

(齐齐哈尔大学化学化工学院,黑龙江齐齐哈尔161006) 

摘 要:以含酯基季铵盐双子表面活性剂(DLEA)作助剂对亚麻织物用活性染料进行染色,活性黄M-3RE的上染百分率、固 色率均达85%以上.对比试验证明:DLEA处理亚麻织物的染色性能优于传统阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),上染 百分率、固色率均提高约10%. 关键词:亚麻;双子表面活性剂;染色 中图分类号:TQ423.12 文献标识码:B 文章编号:1004—0439(2006)10-0034-03 

Influences of Gemini cationic surfactants on the dyeability of linen 

XUE Xu—ting,YU Hong・wei,JIA Li・hua,GUO Xiang-feng (Coil.Chem.Chem.Eng.,Qiqihaer Univ.,Qiqihaer 161006,China) 

Abstract:The ester—based Gemini cationic surfactant of quaternary ammonium(DLEA)was used as dye- ing auxiliary of linen fabrics with reactive dyes.The exhaustion and fixation of reactive yellow M-3RE were over 85%.A near 1 0%increase of both exhaustion and fixation were shown in dyeing of linen fabrics treated with DLEA as compared with cetyItrimethvIammOnium bromide(CTMB) Key words:linen;Gemini cationic surfactant;dyeing 

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