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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)定性的作用機制（二）
來源：石油學報(石油加工) 瀏覽 148 次 發(fā)布時間:2026-01-21
1.2.2 D2Cn系列表面活性劑的結(jié)構確認
D2Cn 系列表面活性劑 FT-IR譜中各主要特征吸收峰的波數(shù)列于表1，ν為伸縮振動，δ為彎曲振動。 D2Cn 系列表面活性劑的 1H-NMR譜中各質(zhì)子的化學位移 δ列于表 2，DMSO為溶劑，TMS為內(nèi)。
表1 雙子表面活性劑 D2Cn 的FT-IR譜的特征吸收峰的波數(shù)
| Surfactant | v(C-H) | δ(C-H) | δs(S=O) | δas(S=O) | v(Benzene ring C-H) | δ(Benzene ring) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| D2C2 | 2927 | 1493 | 1192 | 1253 | 2958 | 1604 |
| D2C4 | 2924 | 1492 | 1190 | 1256 | 2958 | 1601 |
| D2C6 | 2923 | 1491 | 1190 | 1252 | 2960 | 1602 |
| D2C8 | 2921 | 1490 | 1193 | 1254 | 2960 | 1603 |
表2 雙子表面活性劑的1H-NMR譜中各質(zhì)子的化學位移
| Surfactant | Alkyl chain | Ar-H | Spacer | ||
|---|---|---|---|---|---|
| CH3 | CH2 | CH2 | Ar-O-CH2 | ||
| D2C2 | 0.67-1.26(30H) | 1.65(4H) | 6.87-7.70(6H) | — | 4.011(4H) |
| D2C4 | 0.67-1.26(30H) | 1.65(4H) | 6.86-7.72(6H) | 1.882(4H) | 4.011(4H) |
| D2C6 | 0.67-1.26(30H) | 1.65(4H) | 6.85-7.70(6H) | 1.43-1.62(8H) | 4.011(4H) |
| D2C8 | 0.67-1.26(30H) | 1.65(4H) | 6.87-7.70(6H) | 1.18-1.37(12H) | 4.011(4H) |
1.3 D2C系列雙子表面活性劑的性能評價
1.3.1 表面活性的測定
(1)電導法
用DDS-11D型電導率儀測定表面活性劑水溶液的電導率，并以摩爾電導率對濃度作圖，曲線拐點所對應的濃度即為此種表面活性劑的臨界膠束濃度CMC-1。
(2)吊環(huán)法
采用吊環(huán)法(GB 5549-90)，用ZL-2型表面張力儀測定表面活性劑水溶液的表面張力γ，根據(jù)該試樣溶液的濃度C，繪制γ-logC曲線，得出試樣的臨界表面張力 γCMC 和臨界膠束濃度 CMC-2。
1.3.2 界面活性的測定
芬蘭Kibron dIFT雙通道動態(tài)界面張力儀測定遼河金馬脫水原油(密度0.9415g/cm3)在所制備的雙子表面活性劑存在下的油-水界面張力。
1.3.3 泡沫性能的測定
在室溫條件下，將200mL待測溶液倒入混調(diào)器中，恒定轉(zhuǎn)速混調(diào)60s后將液體及泡沫傾注到1000mL量筒中，記錄初始的起泡體積(V0)及析出基液為100mL時的時間(即泡沫半衰期 t1/2)。
2 結(jié)果與討論
2.1 D2Cn系列雙子表面活性劑的表面活性
4種D2Cn 表面活性劑與2種傳統(tǒng)單基表面活性劑SDBS、SDS的表面活性參數(shù)列于表3。
表3 D2Cn系列的表面活性參數(shù)
| Surfactant | CMC-1)×104/(mol·L-1) | γCMC/(mN·m-1) | CMC-2)×104/(mol·L-1) | pC203) |
|---|---|---|---|---|
| SDBS | 143.00 | 37.90 | 140.37 | 2.32 |
| SDS | 96.00 | 40.20 | 85.62 | 2.51 |
| D2C2 | 7.07 | 31.40 | 7.79 | 4.37 |
| D2C4 | 9.40 | 32.20 | 9.41 | 4.06 |
| D2C6 | 10.34 | 32.60 | 10.12 | 3.92 |
| D2C8 | 12.02 | 36.80 | 11.93 | 3.78 |
1) Determined via electronic conductivity method; 2) Determined via the ring method; 3) The negative logarithm of surfactant concentration when surface tension of water decreases 20 mN/m
從表3可以看出，利用吊環(huán)法測定的臨界膠束濃度CMC-2與電導法測量的臨界膠束濃度CMC-1基本一致。與傳統(tǒng)表面活性劑相比，D2Cn的表面張力差別不大，但臨界膠束濃度CMC降低了1~2個數(shù)量級，p C20 也高出許多，顯示了較高的表面活性。這主要是因為D2C中，2個離子頭基靠聯(lián)結(jié)基通過化學鍵連接，因此連接緊密，更容易產(chǎn)生強相互作用，不僅增強了碳氫鏈的疏水結(jié)合力，而且離子頭基間的排斥傾向受制于化學鍵力而被大大削弱。另外，2個離子頭基間的化學鍵連接不破壞其親水性，從而為雙子表面活性劑的廣泛應用提供了基礎。
的聯(lián)結(jié)基團會增大水溶液中膠團的表面Gibbs能，導致膠團結(jié)構不穩(wěn)定，不利于膠束的形成，所以CMC值會增加。同時， γCMC 亦隨著聯(lián)結(jié)基團長度的增加而增大。當雙子表面活性劑吸附在氣-水界面時，若聯(lián)結(jié)基團較短(小于靜電斥力的平衡距離)，由于離子頭基間靜電斥力的作用，盡管處于完全伸展狀態(tài)，但每個分子在氣-水界面的吸附面積仍然較小;若聯(lián)結(jié)基團增長，也增大了每個分子在氣-水界面的吸附面積，使之更易達到飽和吸附，即減少了表面活性劑分子在氣-水界面上的飽和吸附量，從而使得表面張力隨著聯(lián)結(jié)基團長度的增加而增大。
從表3還可看出，聯(lián)結(jié)基長度對D2C表面活性劑的CMC、 γCMC 值的影響趨勢與直鏈疏水鏈型雙子表面活性劑的相同，隨著聯(lián)結(jié)基長度的增加，CMC值逐漸增加。疏水基為仲辛基時，本身的空間位阻效應較大，隨著聯(lián)結(jié)基團中亞甲基數(shù)目的增加，空間位阻效應愈加顯著，暴露在膠團內(nèi)核表面