讲课内容四、添加剂对表面活性剂溶液性质的影响

第五章表面活性剂的功能与应用—增溶作用胶团催化微乳化4—1增溶作用（一）增溶作用的定义和特点所谓增溶作用是指由于表面活性剂胶束的存在，使得在溶液中难溶乃至不溶的物质溶解度显著增加的作用。

例子：25℃苯在水中的溶解度为0.07g/100g水；100℃的油酸钠水溶液，苯溶解度为7 g/100g水。

增溶作用的基础是胶束的形成，表面活性剂浓度越大，形成的胶束越多，难溶物或不溶物溶解得越多，增溶量越大。

缺图表面活性剂浓度达到cmc以后，溶质的溶解度显著提高，并随表面活性剂浓度的增大而增大。

特点：1.增溶作用可使被增溶物的化学势降低，使体系更加稳定，是自发进行的过程2.与普通的溶解过程不同的是，增溶后溶液的沸点、凝固点和渗透压等没有明显的改变3.溶质并非以分子或离子的形式存在，而是以分子团簇分散在表面活性剂的溶液中。

4.由于表面活性剂用量很少，没有改变溶剂的性质，增溶作用与使用混合溶剂提高溶解度不同。

5.与乳化作用不同，增溶后没有新增的两相界面的存在，是热力学稳定体系。

（二）增溶作用的方式①非极性分子在胶束内核的增溶如饱和脂肪烃、环烷烃，苯等不易极化的非极性有机化合物。

紫外光谱或核磁共振谱分析表明：被增溶的物质完全处于一个非极性环境中。

χ射线衍射分析发现：增溶后胶束体积变大。

②在表面活性剂分子间的增溶对于分子结构与表面活性剂相似的极性化合物，如长链的醇、胺、脂肪酸和极性染料等两亲分子，则是增溶于胶束的“栅栏”之间。

被增溶物的非极性碳氢插入胶束内部，极性头插入表面活性剂极性基之间。

③在胶束表面吸附增溶对于既不溶于水，也不溶于油的小分子极性化合物在胶束表面的增溶。

这些化合物被吸附胶束表面区域，光谱研究表明：它们处于完全或接近完全极性的环境中。

一些高分子物质、甘油、蔗糖以及染料也采用此种增溶方式。

④聚氧乙烯醚间的增溶以聚氧乙烯基为亲水基团的非离子表面活性剂，通常将被增溶物包藏在胶束外层的聚氧乙烯链中，以这种方式被增溶的物质主要是较易极化的碳氢化合物，如苯、乙苯、苯酚等短链芳香烃类化合物。

表面活性剂性能及相关参数影响因素1.表面活性剂的HLB值与应用关系表面活性剂分子是同时具有亲水基和亲油基的两亲分子，不同类型的表面活性剂的亲水基和亲油基是不同的，其亲水亲油性便不同。

表面活性剂的亲水性可以用亲水亲油平衡值(hydrophile and lipophile balance ,values,HLB)来衡量，HLB 值是表示表面活性剂亲水性大小的相对数值，HLB值越大，则亲水性越强；HLB 值越小，则亲水性越弱，亲油性越强。

表面活性剂的HLB值直接影响到它的性质和应用。

在应用时，根据不同的应用领域、应用对象选择具有不同HLB值的表面活性剂。

例如，在乳化和去污方面，按照油或污的极性、温度的不同选择合适HLB值的表面活性剂。

下表列出了具有不同HLB值表面活性剂的适用场合。

表面活性剂的HLB值与应用关系不同类型的表面活性剂，HLB值可能不同，根据应用的需要，可以通过改变表面活性剂的分子结构得到不同HLB值的产品。

对于离子型表面活性剂，可以通过亲油基碳数的增减或亲水基的种类的变化来调节HLB值；对于非离子型表面活性剂，则可以采取一定亲油基上连接的环氧乙烷链长或经基数目的增减来细微地调节HLB值。

表面活性剂的HLB值可以由计算得到，也可以测定得出。

常见的表面活性剂的HLB值可以从有关手册或著作中查得。

2.表面活性剂溶解性与温度的关系离子型表面活性剂低温时在水中的溶解度一般较小。

如果增加表面活性剂在水溶液中的浓度，达到饱和状态，表面活性剂便会从水中析出。

但是，如果加热水溶液，溶解度将会增大，当达到一定的温度时，表面活性剂在水中的溶解度会突然增大。

这个使表面活性剂在水中的溶解度突然增大的温度点叫克拉夫特点(Krafft point)，也称为临界溶解温度。

这个温度相当于水和固体表面活性剂的溶点，故临界溶解温度为各种离子型表面活性剂的特征常数，并随烃链的增长而增加。

而非离子型表面活性剂(特别是聚乙二醇型)与离子型表面活性剂正好相反，在低温时易与水混溶，将其溶液加热，达到某一温度时，表面活性剂会析出、分层，透明的溶液会突然变浑浊，这一析出、分层并发生浑浊的温度点叫该表面活性剂的浊点(cloud point)。

表面活性剂和助剂的配伍表面活性剂的清洗能力和它本身的结构(亲水基的类型及疏水基的结构等)有着密切的联系，不同类型的表面活性剂，它们的洗涤能力也不同。

因此在配制清洗剂时需选择合适类型的表面活性剂。

但在相当多的情况下，即使已经挑选出性能最好的表面活性剂品种，仍不能达到预期的目标，或者性能虽然可以满足要求，但从经济角度来看又不可行。

此时即应考虑使用混合表面活性剂。

在实际应用中，洗涤剂是由多种成分复配而成的，通过复配可以提高表面活性剂的活性，同时还引入一些附加的其他洗涤力，互相协同，达到提高去污力，改善使用性能和降低成本的目的。

因此研究和开发表面活性剂和助剂的复配技术非常重要，它所带来的经济效益和社会效益往往比研制新结构的表面活性剂更直接、更显著。

研究和开发洗涤剂配方要根据洗涤对象(污垢)的性质、洗涤要求、洗涤条件、经济性及环境保护等方面的因素来决定。

另一方面，配方不仅是指配方组分的组成比例，而且还包括配制工艺。

洗涤剂是一个相当复杂的混合体系。

在体系中存在着表面活性剂之间、洗涤助剂和表面活性剂之间、洗涤助剂之间的物理化学作用。

因此这些组分之间是否具有良好的配伍性及协同性都是需要考虑的。

如果能了解和掌握它们直接的复配规律来寻求适用高效的配方是最好不过了。

但是这个混合体系少则几个组分，多则十几个组分，相互影响十分复杂，我们只能在掌握表面活性剂及洗涤助剂的性能、作用及其复配规律等物化知识的配方技术的基础上，大体估计这些组分在复配体系中的行为，作为配方的指导。

1表面活性剂之间的复配目前在大多数实用洗涤剂的配方中，都是采用多种表面活性剂的复合活性物来达到提高性能和降低成本的目的。

不同种类的表面活性剂复配后，常可达到比混合物中任一组分都好的性能，此时我们称之发生了增效作用(或协同作用)；但若搭配不当(如品种或混合比例选择不合理)也会出现性能变劣的情况。

对于混合表面活性剂的增效作用，近年来的研究工作非常活跃，在理论与应用两个方面均是如此，并且取得了长足的进步，已初步掌握了混合表面活性剂体系的一些规律。

表面活性剂洗涤剂的成分及性能表面活性剂洗涤剂又称水剂清洗剂，一般是由表面活性剂、洗涤助剂和添加剂组成的；一、表面活性剂1．主要表面活性剂品种表面活性剂是水剂清洗剂中的主要成分，通常使用的主要有以下品种。

(阴离子表面活性剂目前洗涤剂中仍大量使用阴离子表面活性剂，而非离子表面活性剂的用量正在日益增加，阳离子和两性离子表面活性剂则使用量较少。

这主要是由表面活性剂的性能和经济成本决定的最早使用的阴离子表面活性剂是肥皂，曲于它对硬水比较敏感，生成的钙、镁皂会沉积在织物和洗涤用具的器壁上影响清洗效果，因此已被其他表面活性剂所取代。

目前肥皂主要在粉状洗涤剂做泡抹调节剂使用，由于它易于与碱土金属离子结合，所以在与其他表面活性剂结合使用时，可起到“牺牲剂”作用，以保证其他表面活性剂作用充分发挥。

直链烷基苯磺酸钠盐(LAS) 由于有良好的水溶性，较好的去污和泡沫性，比四聚丙烯烷基苯磺酸盐(ABS)的生物降解性好，而且价格较低，所以是目前洗涤剂配方中使用最多的阴离子表面活性剂。

其他一些常用的阴离子表面活性剂有仲烷基磺酸盐(SAS)、α—烯烃磺酸盐(AOS)、醇硫酸盐(FAS)、—磺基脂肪酸酯盐(MES)、脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)，虽然可以渭单独作为洗涤剂主成分，但通常是与直链烷基苯磺酸盐配合使用。

其中仲烷基磺酸盐(SAS)水溶性比LAS好，不会水解广陛能稳定，常用于配制液体浙溜α—烯烃磺酸盐(AOS)抗硬水性、泡沫性、去污性好，对皮肤刺激性低牛因此多用于皮肤清洁剂。

其中尤以含碳原子数在14～18的α—烯烃磺酸盐性能最好。

脂肪醇硫酸盐(FAS)是重垢洗涤剂中常用的阴离子表面活性剂，有去污力强的优点厂它的缺点是对硬水比较敏感，因此使用的配方中必须加螯合剂。

d—磺基脂肪酸酯盐(MES)是以油脂等天然原料制成的，生物降解性好，对人体安全，是近年来开发的新品种，随着人们对保护环境的重视，它日益受到人们的重视二MES是一种对硬水敏感性低、钙皂分散力好，洗涤性能优良的新品种，缺点是会水解，使用时要加入适当稳定剂。

添加剂对驱油用表面活性剂界面性能的影响摘要：本文应用气相色谱、红外光谱、核磁共振等分析方法，对辽河油田某区块原油进行了组分、结构和原油酸值分析，在此基础上，研究了碱，盐，极性分子等添加剂对一种常见的表面活性剂6501降低界面张力性能的影响。

结果表明，碱，盐，极性分子等添加剂的加入，可以与表面活性剂间形成正协同效应，能够进一步降低油水间界面张力。

关键词：添加剂化学驱表面活性剂界面张力三次采油化学驱可以大幅度提高原油采收率，如聚合物/碱/活性剂三元复合驱在大庆油田的现场试验，可以提高采收率20%左右[1]。

聚合物/活性剂二元驱油体体系的粘度和弹性比三元体系高很多，因此驱油效率和波及体积有可能更高，即采收率更高[2]。

而这两种驱油体系的驱油效果与表面活性剂的性能有很大的关系。

目前化学驱用表面活性剂品种较多，普适性很差[3,4]，针对某些原油时需要加入少量添加剂才能够使油水间界面张力达到超低（<10-3mN/m）。

因此，本文选用了一种较为常见的非离子表面活性剂6501，研究了添加剂对表面活性剂性能的影响。

一、实验部分1.试剂与原油表面活性剂：6501。

试剂：正已烷，二氯甲烷，乙醇，NaOH，HCL，Na2CO3，NaCl，Na2SO4，CaCl2，MgSO4，Na2CO3，正丁醇，正己醇，正癸醇，均为分析纯试剂。

原油：辽河油田某区块脱水原油。

2.主要仪器设备Texas-500C型旋转滴超低界面张力仪。

3.原油组分分析分别利用红外、紫外光谱、GC-MS和核磁共振仪分析方法，测定分析原油组分、特征基团、碳链分布及结构特征。

二、原油分析目前化学驱用表面活性剂与不同区块原油间的界面张力性能差异很大。

这和原油的酸值、原油结构、原油中的极性物质的多少有关，因此需要对原油进行分析。

下面是对辽河油田某区块原油分析的结果。

1.原油烃分子链的分布测定分析结果表明，原油中主要成分为饱和链状碳氢化合物，碳原子数在12-30之间，其中19-20碳数的烃含量最高，碳原子数超过30以上的化合物量较少。