粘弹性胶束

什么是胶束？胶束是由聚合物或表面活性剂形成的一种高级结构，它在化学和生物科学领域具有广泛的应用。

胶束由一层外壳包裹住水或溶剂，形成了一种微小的封闭空间。

在这个空间中，溶剂分子被包裹在外壳内部，形成了稳定的分散体系。

胶束可以在溶液中悬浮或分散许多种类的物质，从而改变它们的性质和行为。

一、胶束的结构和形成机制1. 胶束的结构胶束由两部分组成：头基（亲水基团）和尾基（亲油基团）。

在溶液中，头基朝向水相，尾基朝向油相。

通过表面活性剂或聚合物形成的胶束，可以将水溶性物质包裹在内部，形成水溶胶；也可以将油溶性物质包裹在内部，形成油溶胶。

示例包括洗涤剂中的胶束、纳米粒子等。

2. 胶束的形成机制胶束的形成是通过疏水相互作用和疏水效应驱动的。

当头基和尾基的疏水性不平衡时，分子会自组装形成胶束。

在水溶液中，通常是由表面活性剂分子聚集形成。

表面活性剂分子具有两性性质，一端吸附在水相中，另一端朝向油相。

二、胶束的应用领域1. 洁净剂和乳化剂胶束的一个重要应用是在洁净剂和乳化剂中。

由于头基和尾基的不同特性，胶束可以有效地吸附和包裹油污和污垢，从而提高洗涤效果。

同时，它们还能够稳定乳液，使油水混合物更加均匀分散。

2. 药物传递系统由于胶束能够包裹和稳定药物分子，在药物传递系统中具有重要意义。

通过调整胶束的组成和结构，可以控制药物的释放速率和靶向性，从而提高药物的治疗效果和减少副作用。

3. 精细化工和材料科学胶束广泛应用于精细化工和材料科学领域。

它们可以用作催化剂的载体、生物传感器、纳米材料的模板等。

胶束还可以帮助调控多相反应的速率和选择性，在催化、化学分离等领域具有重要应用价值。

4. 生物科学和医学胶束在生物科学和医学中也具有重要作用。

它们可以用于细胞膜模拟、药物输送、基因传递等方面的研究。

通过合理设计胶束的结构和功能，可以实现对生物体系的精确控制和修饰。

三、结语胶束作为一种特殊的高级结构，具有广泛的应用前景。

它们在洁净剂、药物传递系统、精细化工和生物科学领域都发挥着重要作用。

牛顿粘性定律指出，流体的剪切应力与速度梯度（或剪切速率）成正比，比例系数即为流体的粘度，如式（1-3）所示。

（1-3）式中，为剪切应力，Pa；为剪切应变，量纲为1；为剪切速率，s-1；为粘度，Pa s 。

凡满足牛顿粘性定律的流体，称为牛顿流体。

例如低速流动的水、硅油和空气等。

对牛顿流体而言，粘度只是温度的函数，在一定温度下，粘度保持恒定，与速度梯度（或剪切速率无关）。

一般液体的粘度随温度升高而减小，气体粘度随温度升高而增大。

凡不满足牛顿粘性定律的流体称为非牛顿流体。

例如，高分子溶液和熔体、膏霜、悬浮液、乳液、表面活性剂胶束溶液等。

非牛顿流体的粘度一般随剪切速率和温度而变化。

非牛顿流体的性质与牛顿流体有显著区别，通常具有剪切变稀、触变性、粘弹性等特殊性质；部分牛顿流体（如膏霜类）还具有屈服应力。

若对流体施加不同的剪切速率，流体的稳态剪切粘度随剪切速率的增大而减小，则该流体称为剪切变稀流体或拟塑性流体，若材料的稳态剪切粘度随剪切速率的增大而增大，则该流体称为剪切增稠流体或胀塑性流体。

若对材料施加剪切应力，在超过某个临界应力之前，材料保持不流动状态；只有当剪切应力超过该临界应力后，材料才能流动，这种材料表现出屈服应力现象。

触变性是材料的一个重要的依时特性，包括剪切触变性和温度触变性。

触变性流体的表观粘度同时与剪切速率、剪切历史或受热历史相关。

剪切滞后环是重要的触变性研究和分析方法，剪切速率随时间按一定变化规律（如按三角波或梯形波）作用于材料上，考察材料内部应力随时间或剪切速率的变化关系。

若剪切速率随时间按等腰三角形变化并作用于流体上，流体将得到滞后环，如下图一种粘弹性胶束体系的滞后环粘弹性是指材料既具有流体的黏性，同时又具有固体的弹性的性质，是材料另一重要的依时特性。

在小振幅震荡流场中对材料施加复应力：则对粘弹性流体而言，产生的复应变为：定义复模量：则称为弹性模量（或储能模量，Storage modulus），表示材料的弹性对复模量的贡献。

阴离子型粘弹性表面活性剂基凝胶的制备和性能刘德新a 赵修太a 邱广敏a 岳湘安b *(a 中国石油大学石油工程学院 山东257061;b 中国石油大学提高采收率研究中心 北京102249)摘 要 以油酸钾和氯化钾形成的粘弹性表面活性剂体系(V ES -Y )为基础,在VES -Y 中加入交联剂(N ,N c -亚甲基双丙烯酰胺)和引发剂(N a 2S 2O 8),在N 2气保护下,于60e 下恒温24h ,聚合得到阴离子型粘弹性表面活性剂凝胶(VES -G )。

对V ES -G 和V ES -Y 体系的耐温、抗有机烃、破胶及对储层伤害等性能进行了室内评价。

结果表明,VES -G 体系的耐温和抗剪切性能得到大幅度改善,对有机烃的敏感性明显减弱,破胶后VES -G体系的性能与VES -Y 体系基本一致;且通过岩心流动实验证实,VES -G 体系对储层不存在伤害,渗透率保留率>99%。

关键词 粘弹性表面活性剂,凝胶,粘度,油酸钾,渗透率,阴离子型中图分类号:O 647.2 文献标识码:A 文章编号:1000-0518(2008)07-0865-032007-08-12收稿,2007-11-23修回国家十五科技攻关项目(2003BA613A -07-05)通讯联系人:岳湘安,男,教授,博士生导师;E-m ai:l yxa @b j .cn ;研究方向:油气田开发、流体力学表面活性剂在达到临界胶束浓度(C MC )时开始形成球状胶束,在适宜的条件下(如含盐量),若进一步增加其浓度,球状胶束就可能沿非轴向增长形成热力学平衡态聚集体)柔性蠕虫状胶束,即形成粘弹性表面活性剂体系(VES)[1~5]。

目前,VES 在石油工业中主要作为压裂液[6,7],其用量约为聚合物基压裂液用量的50%。

VES 压裂液配制简单,溶解性能良好,对地层无伤害并能使充填层保持良好的导流能力,排液能力强,压裂液残渣几乎为零,几乎不改变油层的润湿性并且能够有效的稳定粘土,使压裂过程中的表皮效应和油层污染接近于零,因此也叫清洁型压裂液。

胶束在医学诊断与治疗中的应用胶束是一种结构复杂、功能多样的体系，由一种或多种分子（称为表面活性剂）在水或其他溶液中形成的一种微小胶粒。

胶束具有形态可控、负载性强、水溶性好、生物相容性高等特点，吸引了众多科学家的研究兴趣。

随着医学领域的深入发展，研究者们发现，胶束在医学诊断与治疗中有着广泛的应用前景。

一、胶束在肿瘤治疗中的应用胶束可以将药物封装于其内部，从而使得药物具有更好的稳定性，延长其在体内的周期。

肿瘤治疗药物疗效的提高一直是人们研究的焦点。

胶束技术可以将药物有效地靶向瘤组织，减小药物对健康组织的损伤，提高肿瘤治疗的效果。

目前，迄今为止研发出的最有前途的肿瘤特异性药物Taxol，就是通过胶束技术进行输送。

胶束对于提高药物的整体性能、改善药品的生物利用度等方面都有非常大的价值。

二、胶束在生物传感中的应用生物传感器又称生物探测器，是一种具有高灵敏度、高选择性、高速度、低成本、易操作等优点的现代化分析检测技术。

胶束在生物传感技术中具有热稳定性强、不易破坏、具有承载性、良好的分散性和可调节的表面性质等优越特点。

一些研究者利用胶束构建了光学传感器、电学传感器、质谱传感器等等，实现了对生物分子、生物体、细胞等的测量，极大地提高了人类对于生物体的分析能力。

三、胶束在细胞成像中的应用细胞成像技术是现代医学研究的重要手段之一。

胶束可以将荧光染料等细胞成像剂包封在内部，形成核酸、蛋白质或病毒等荧光标记物的载体，从而实现对细胞的快速、准确成像。

此外，由于胶束生物相容性高、毒性低，因此其在体内表现出良好的生物相容性和组织兼容性，可以被用于生物药物成像、动态监测以及临床诊断。

四、结论综上所述，胶束在医学诊断与治疗中的应用前景广阔，为医学研究带来了新的思路和解决方案。

未来，人类将在胶束技术领域上持续不断的推出新的产品和技术，使得胶束在医学领域中的应用更加广泛，同时也为医学事业发展注入新的活力。

胶束的定义和结构胶束是一种由表面活性剂分子组成的胶状结构。

表面活性剂是一类分子，具有亲水头部和疏水尾部，这使得它们在水溶液中形成胶束结构。

胶束在生活和科学研究中起着重要作用, 例如在洗涤剂、化妆品和药物传递系统中。

胶束的结构由表面活性剂分子的特殊排列方式决定。

在水溶液中，表面活性剂分子以头部朝向水分子、尾部相互靠近的方式聚集在一起。

这种聚集形成了一个微小的球状结构，称为胶束。

在胶束中，疏水尾部相互排斥，而亲水头部与水分子相互作用。

这种排列方式使得胶束的外部与水分子相容，而内部则排斥水分子。

因此，胶束的结构可以看作是水分子包裹在表面活性剂分子形成的球状结构中。

胶束的形成是由于表面活性剂分子的特殊性质。

表面活性剂分子具有两个部分：一个是亲水性头部，可以与水分子相互作用；另一个是疏水性尾部，不与水分子相容。

当表面活性剂分子溶解在水中时，由于疏水尾部的存在，它们会互相靠近以减少与水分子的接触。

当表面活性剂分子的浓度达到临界胶束浓度时，它们会自组装形成胶束结构。

胶束的大小和形状可以根据表面活性剂分子的特性和环境条件进行调控。

一般来说，胶束的直径在几纳米到几十纳米之间。

当胶束的尺寸小于光的波长时，它们可以散射光线，表现出乳白色或浑浊的外观。

这种现象被称为Tyndall 散射。

胶束在生活中有着广泛的应用。

在洗涤剂中，胶束可以将油脂和污渍包裹在内部，使其在水中分散并易于清洗。

在化妆品中，胶束可以帮助去除皮肤表面的污垢和化妆品残留物。

在药物传递系统中，胶束可以包裹药物分子，并在体内释放，提高药物的疗效和生物利用度。

胶束是由表面活性剂分子组成的胶状结构。

它们的形成是由于表面活性剂分子的特殊性质，使其在水溶液中自组装形成微小的球状结构。

胶束在洗涤剂、化妆品和药物传递系统中有着广泛的应用。

通过研究胶束的定义和结构，我们可以更好地理解胶束在不同领域的应用和作用机制。

VES -SL 粘弹性表面活性剂压裂液的研究及现场应用李爱山1,2,杨　彪2,马利成2,鞠玉芹2,黄　波2(1.中国石油大学(华东)石油工程学院,山东东营257061;2.中国石化股份胜利油田分公司采油工艺研究院,山东东营257000)摘要:为了降低压裂改造过程中压裂液对油藏和支撑裂缝的伤害,开发研制了VES -SL 粘弹性表面活性剂压裂液,并利用RCV6300毛细管流变仪等试验仪器,对该压裂液的性能进行了研究。

室内评价结果表明,VES -SL 粘弹性表面活性剂压裂液在100℃和170s -1的条件下,经过1h 的剪切,其粘度在130m Pa s 以上;在120℃和170s -1的条件下,经过1h 的剪切,其粘度达50m Pa s 以上;随剪切时间的延长,该压裂液粘度变化很小;随温度的降低,该压裂液粘度具有很好的恢复性。

试验结果表明,该压裂液粘度高且成本低,对地层的伤害要比H PG 压裂液低50%左右。

现场试验证实,VES -SL 粘弹性表面活性剂压裂液的摩阻相当于清水摩阻的25%～30%,比HPG 压裂液的摩阻低1M P a /1000m ,2口压裂井共增产原油5600t 。

使用该压裂液进行压裂施工,可以有效地降低压裂液对油藏和支撑裂缝的伤害,同时提高油井的增产效果。

关键词:压裂液;粘度;地层伤害;裂缝导流能力;现场试验中图分类号:TE357.12文献标识码:A 文章编号:1009-9603(2006)06-0097-04 在低渗透油藏的改造过程中,为了降低压裂液对油藏和支撑裂缝的伤害,开发了种类繁多的压裂液体系[1]。

其中,由于粘弹性表面活性剂压裂液体系对油藏和支撑裂缝伤害小且易返排,而成为压裂液领域的研究重点。

粘弹性表面活性剂压裂液不含高分子聚合物,其增稠性能是由特殊的表面活性剂分子来实现的,这些具有特定结构的表面活性剂分子[2]溶解到水中后,能够形成一种类似于高分子线团结构的胶束,从而使得水溶液具有较高的粘度,因此可以作为压裂液使用。