表面活性剂及其应用
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表面活性剂的作用及其应用表面活性剂作为一种重要的化学物质,在日常生活中扮演着非常重要的角色,从洁面用品到食品添加剂,从农业杀虫剂到制药原料,表面活性剂无处不在,可谓是现代生活的必备品。
那么,表面活性剂到底是什么,它在哪些方面具有重要的作用呢?本文将从理论和实践两个方面来对表面活性剂进行探究。
一、表面活性剂的理论基础表面活性剂,又称表面活性分子,是一类分子结构具有亲水和疏水两种不同区域的化合物。
它们的分子结构中包含着两个部分,一部分是亲水性较强的“头部”(或称为“极性基团”),这个部分可以与水形成氢键相互作用,因此也被称为水溶性基团;另一部分则是亲水性较弱的“尾部”(或称为“非极性基团”),它们可用于与非极性物质作用。
表面活性剂的这种分子结构使得它们在水中可以形成胶束,即亲水性的“头部”朝向水相,而疏水性的“尾部”则朝向胶束内部,从而使胶束能够承载疏水性物质,如油脂、污垢等,同时也能够稳定乳液和泡沫等。
二、表面活性剂的作用1. 清洁剂由于表面活性剂具有胶束形成的特性,因此它们能够将非极性化合物包裹在胶束内部,使之分散在水中,从而改善了清洁效果。
此外,表面活性剂还具有增溶作用,能够促进清洁剂中的成分相互混合并均匀分布,进一步提高清洁效果。
2. 食品添加剂在食品制造过程中,表面活性剂被广泛应用于乳化、泡沫化和增稠等方面。
例如,在乳制品生产中,表面活性剂被用于稳定脂质和水相之间的界面,从而防止乳化液“分层”;在烘焙食品中,表面活性剂则被用于增强面团的韧性,使得制成的蛋糕、面包等食品口感更好。
3. 医药制剂表面活性剂在医药制剂中也被广泛应用。
例如,在磺胺类抗生素中,表面活性剂被用于促进药物的溶解和吸收;在麻醉剂中,表面活性剂则被用于稳定药物的微小颗粒,从而使麻醉剂更加稳定和有效。
三、表面活性剂的应用1. 洗涤剂洗涤剂是应用最广泛的表面活性剂制品之一。
洗涤剂常常包括清洁剂、润滑剂、增稠剂等多种成分,这些成分的共同作用可以有效地去除污垢和油脂,保护被清洗物品的表面,并且具有增进清洁效果的作用。
表面活性剂的合成及其在界面科学中的应用表面活性剂是一类能够降低液体表面或界面张力的化学物质。
它们由一个或多个亲水性(亲水)头基和一个或多个疏水性(疏水)烷基或烷基链组成。
表面活性剂的独特结构使它们具有广泛的应用领域,特别是在界面科学领域。
表面活性剂的合成通常使用有机合成方法来实现。
最常用的方法包括酯化、酸碱中和和醚化等。
例如,通过将一种疏水性溶剂(如脂肪醇)与一种亲水性溶剂(如硫酸钠)混合,在高温下反应,可以合成出一种常见的非离子型表面活性剂。
此外,还可以通过氧化、还原、取代和缩合等反应来合成各种类型的表面活性剂。
合成表面活性剂的过程需要考虑到反应的控制、纯度和产率等因素,以确保所得产物的质量和稳定性。
表面活性剂在界面科学中有着广泛的应用。
首先,表面活性剂可以用于改变界面的性质。
通过在液体-液体界面或液体-气体界面上引入表面活性剂,可以降低界面张力,使两种物质能够更好地混合。
此外,表面活性剂还可以形成胶束结构,将疏水性物质包裹在其亲水性外壳中,从而增强分散性和溶解性。
这些特性使表面活性剂在乳化、分散、润湿和湿润等过程中发挥着关键作用。
其次,表面活性剂在界面科学中还可以用于表征界面的性质。
通过测量表面活性剂在界面上的吸附行为、表面张力和胶束形成等参数,可以研究界面的物理和化学性质。
这些数据可以为界面现象的解释和理解提供重要的依据,同时也为界面科学的理论建模和应用提供了参考。
此外,表面活性剂还被广泛应用于浮选、分离和萃取等过程中。
在浮选过程中,通过在矿物颗粒表面吸附表面活性剂,来改变其表面性质,从而实现固液分离。
类似地,在分离和萃取过程中,表面活性剂可以与特定物质形成络合复合物,从而实现目标物质的分离和富集。
这些应用不仅在矿物加工和环境工程中具有重要意义,还在生物学、医学和食品工业等领域中得到了广泛应用。
总之,表面活性剂的合成和应用在界面科学中具有重要的意义。
通过合成不同类型的表面活性剂,可以调控界面的性质,实现液体和液体、液体和气体之间的有效相互作用。
关于表面活性剂的学习及其在生活中的应用本学期我们有幸同陈老师一起学习了《表面活性剂化学》,期间我们初步了解了表面活性剂的分类和作用原理,更重要的是我们认识了到它在生活生产中的特殊作用。
下面,我就表面活性剂在生活中的应用做一下简单的论述,并谈谈自己在学习过程中的心得体会。
如课本前言所述,表面活性剂(surfactant),被誉为“工业味精”,它是一类重要的精细化学品,早期应用于洗涤、纺织等行业,大家日常所见的洗衣粉、洗涤剂就是此类物质。
不过,随着科技的发展,技术的进步,表面活性剂的特点得到了充分的发挥,而洗涤只是其中很简单的一个应用。
具体讲来,表面活性剂是一种具有固定的亲水亲油基团,在溶液的表面能定向排列,即使在加入很少量时仍能明显降低溶剂的表面张力的物质。
它能改变物系的界面状态,产生增溶、乳化、润湿、起泡和消泡等一系列作用,目前,这些作用已使表面活性剂的应用范围几乎覆盖了精细化工的所有领域。
首先谈谈表面活性剂出现和发展的历史,表面活性剂最先是以洗涤用品的形式展现在我们面前的,例如我们生活中常见的肥皂、洗衣粉和洗涤液等等。
那么,到底是谁发明了或者发现了这一洗涤用品呢?按照陈老师在课堂的讲解以及我在相关资料中的搜索结果,得到下面这样一个结论。
早在2500年前,西方人在山上用牛羊祭祀诸神,牛羊的油脂与山上的草木灰混合,其中的高级脂肪酸与钾钙等离子作用生成了简易的肥皂,人们用它洗手,效果惊人,因此,这种方法得到广泛应用,随着时间的推移,洗涤液、洗衣粉等新型洗涤剂陆续被研发出来,大大改变了人们的日常生活,这可以说是表面活性剂在生活中最早的也是最成功的应用。
因此,在很长一段时间里,去除污垢的任务是由肥皂来承担的。
除此之外,它的作用还不止于此。
在肥皂普及之前,由于周围有许多无法清洁的东西,因此很容易产生出严重的问题。
在约300年前的17世纪,欧洲曾大规模流行过鼠疫和天花等传染病。
于是,当时的法国政府考虑如果推广使用肥皂或铺设下水道,让人们过上清洁的生活,也许会抑制住灾害,多亏了肥皂的功用,因传染病死去的人数一下子降了下来,据说竟然降到了约十分之一。
表面活性剂及其增溶应用一、表面活性剂的定义和分类1.表面活性和表面活性剂一定条件下的任何纯液体都具有一定的表面张力,20℃时水的表面张力为72.75mN·m-1,苯的表面张力为28.88 mN·m-1。
当液体中溶解有某种物质时,溶液的表面张力因溶质的加入而发生变化,一些无机盐和糖类物质可使液体的表面张力略有升高;而一些有机酸、醇、醛则可使液体的表面张力略有下降;当在溶液中加入肥皂、洗衣粉等时,可使液体的表面张力产生显著的下降。
凡能使液体表面张力下降的物质都是表面活性物质。
使液体表面张力降低的性质则称为表面活性。
但只有那些能使表面张力明显下降的物质被称为表面活性剂。
表面活性剂除能降低表面张力外,还具有增溶、乳化、润湿、去污、杀菌、消泡和起泡等应用性质,这是与一般表面活性物质的重要区别。
表面活性剂也有其鲜明的化学结构特征,它们是由非极性碳氢基团和一个以上的极性基团组成的分子,碳氢基团可以是脂肪烃碳链(直链或支链),芳烃碳链(包括带有侧链的芳烃基团)或环烷烃等,烃链长度一般在8个碳原子以上。
极性基团则可以是解离的离子,也可以是不解离的亲水基团,一般有以下几类:①羧酸及其可溶性盐;②磺酸及其可溶性盐;③硫酸酯及其可溶性盐;④磷酸基及磷酸酯基;⑤氨基或胺及其盐酸盐;⑥羟基;⑦巯基;⑧酰胺基;⑨醚键;⑩羧酸酯基。
在这些亲水基团中,①~⑤类有很强的亲水性,⑥~⑧类亲水性较强,而最后两类亲水性则较弱。
2.表面活性剂的分类根据溶解性质,表面活性剂可分为油溶性和水溶性两大类。
但更普遍的分类是根据极性基团的离解性质,将表面活性剂分为离子表面活性剂和非离子表面活性剂两大类。
根据离子表面活性剂所带电荷,又可分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。
每类中又可根据亲水或亲油基团分为不同的种类,常用的表面活性剂分类如表2—13:性剂高级胺盐型烷链碳原子数大于8低级胺盐型烷链碳原子数小于8季铵盐型R1R2N+R3R4高级季铵盐型其一烷链碳原子数大于8低级季铵盐型烷链碳原子数小于8两性离子表面活性剂甜菜碱型R(CH3)2N+CH2COO-氨基酸型RN+H2CH2CH2COO-咪唑啉型非离子表面活性剂聚氧乙烯型脂肪醇聚氧乙烯醚RO(C2H4O)n H烷基酚聚氧乙烯醚RC6H5O(C2H4O)n H脂肪酸聚氧乙烯酯RCOO(C2H4O)n H聚氧乙烯烷基胺RNHC2H4(C2H4O)n OH聚氧乙烯烷基醇酰胺RCONC2H4(C2H4O)n OH多元醇型甘油脂肪酸酯RCOOCH2CHOHCH2OH季戊四醇脂肪酸酯RCOOCH2C(CH2OH)3山梨醇脂肪酸酯RCOOCH2-C5H6O-(OH)3失水山梨醇脂肪酸酯蔗糖脂肪酸酯RCOOC12H21C10基醇酰胺RCON(CH2CH2OH)2一些水溶性高分子也表现出较强的表面活性,同时具备有一定的起泡、乳化、增溶等应用性能,这些高分子统称为高分子表面活性剂,如海藻酸钠、果胶酸钠、羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚维酮、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物等。
表面活性剂的应用及其原理1. 概述表面活性剂是一种具有特殊化学结构的化合物,可以降低液体表面的张力,提高液体的湿润性。
它们广泛应用于多个领域,包括洗涤剂、化妆品、农药、纺织、石油等。
2. 表面活性剂的分类表面活性剂根据其离子性质可被分为离子性表面活性剂和非离子性表面活性剂。
具体分类如下:2.1 离子性表面活性剂离子性表面活性剂可分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和缔合表面活性剂。
•阴离子表面活性剂:如硫酸十二烷基醚钠(SDS)、烷基苯磺酸钠(LAS)等。
常用于洗涤剂和清洁剂中。
•阳离子表面活性剂:如十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)等。
常用于柔软剂和润滑剂中。
•非离子表面活性剂:如辛醇聚醚(Triton X-100)、脂肪醇聚氧乙烯醚(Tween)等。
常用于乳化剂和润湿剂中。
•缔合表面活性剂:如磺酸嵌段聚醚盐(SPSA)等。
常用于油田碳酸盐岩酸化工艺中。
2.2 非离子性表面活性剂非离子性表面活性剂主要由氧化物、聚合物等组成。
常用于乳化剂、分散剂和稳定剂中,如十六烷基酚聚氧乙烯醚(Triton X-405)等。
3. 表面活性剂的应用3.1 洗涤剂和清洁剂•表面活性剂作为洗涤剂和清洁剂的核心成分,能够有效地去除污渍和油脂。
例如,阴离子表面活性剂常用于洗衣液和洗洁精中,可以改善洗涤的效果。
•在清洁剂中,非离子表面活性剂常用于玻璃清洁剂、家具清洁剂等中,可以提高清洁效果。
3.2 化妆品•表面活性剂在化妆品中的应用广泛,可以用作乳化剂、稳定剂和润湿剂等。
例如,非离子表面活性剂常用于乳液、面霜等产品中,可以增加产品的稳定性和延展性。
•阳离子表面活性剂可以用于染发剂和护发素中,可以使染发剂更好地渗透和染色,并使护发素更好地附着在头发上。
3.3 农药•表面活性剂在农药中的应用主要是作为增效剂和消泡剂。
例如,非离子表面活性剂可以提高农药对作物的附着性和渗透性,提高农药的效果。
•缔合表面活性剂可用于制备微乳液农药,提高农药的溶解度和吸附性,减少环境污染。
化学实验室中的表面活性剂表面活性剂在化学实验室中扮演着重要的角色。
它们具有改变液体和固体表面性质的能力,促进物质之间的相互作用。
本文将介绍表面活性剂的定义、分类以及在化学实验室中的应用。
一、表面活性剂的定义表面活性剂,也称为界面活性剂,是一类具有分子结构上的两性特征的化学物质。
它们能够将液体表面降低表面张力,提高液体对固体表面的润湿性。
表面活性剂通常由两部分组成:亲水性头基和疏水性烃基。
亲水性头基与水分子有较强的相互作用,而疏水性烃基则与非极性物质更容易相互作用。
二、表面活性剂的分类根据表面活性剂的电离性质,可以将其分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂四类。
1. 阴离子表面活性剂:阴离子表面活性剂的头基带有负电,如月桂酸钠和十二烷基苯磺酸钠。
这类表面活性剂在水中形成阴离子,常用于洗涤剂、肥皂和洗发水等产品中。
2. 阳离子表面活性剂:阳离子表面活性剂的头基带有正电,如辛基三甲基氯化铵。
这类表面活性剂通常用于消毒剂和柔软剂等产品中。
3. 非离子表面活性剂:非离子表面活性剂的头基没有电荷,如聚氧乙烯辛醇和辛基均聚氧乙烯醚。
这类表面活性剂在水中不离子化,常用于乳化剂、稳定剂和润滑剂等产品中。
4. 两性表面活性剂:两性表面活性剂既具有阳离子特性,又具有阴离子特性,如硫酸羟乙基胺盐。
这类表面活性剂常用于调节表面电荷和稳定胶体系统。
三、表面活性剂的应用表面活性剂在化学实验室中应用广泛,以下介绍几种常见的应用案例。
1. 乳化剂表面活性剂可以将水和油相互乳化,形成稳定的乳液。
它在化学实验室中常用于制备乳状荧光标记物、乳液溶液和液体微胶囊。
2. 表面张力调节剂表面活性剂能够改变液体的表面张力,使其更易于在固体表面上润湿。
在化学实验室中,表面活性剂被广泛应用于润湿测量、沉积薄膜和制备液体进样器等领域。
3. 分散剂表面活性剂可以在溶液中分散固体颗粒,形成稳定的胶体溶液。
在化学实验室中,分散剂常用于制备溶胶、纳米颗粒和胶体粒子。
表面活性剂在洗涤方面的研究与应用前景摘要:简述了日常生活中如个人清洁、宾馆/酒店厨房、餐具保洁中应用的表面活性剂的主要类型,表面活性剂是具有表面活性的物质,能改变物质的表面张力。
表面活性剂的分子都是由亲水基和疏水基构成,大部分能溶于水,能产生润湿、乳化、渗透、发泡、去污等作用。
随着洗涤剂越来越专用化,表面活性剂的品种数量也在飞速发展。
因此,利用不同类型的表面活性剂在洗涤剂中的不同功能及作用,使其不断满足对不同洗涤环境的要求,提高人们日常卫生质量水平。
关键字:表面活性剂;性能;个人卫生;宾馆;酒店;厨房;餐具;清洁剂,应用表面活性剂是一种功能性精细化工产品,当它溶解或分散于液体时,加入很少量就能使溶液的表面张力或液-液界面张力大大降低,改变体系的界面状态;当达到一定浓度时,在溶液中缔合成胶团,因而产生润湿、乳化或破乳、起泡或消泡、增溶、洗涤、杀菌、柔软、抗静电等许多有实用意义的物化性能和化学性能,大大改善这些界面的能量关系,以达到实际应用的要求。
它广泛地应用于日常生活洗涤中,以下便是它在不同洗涤环境的应用。
一、表面活性剂在个人卫生中的应用90年代后,随着液体洗涤剂的快速发展,洗涤行业对产品的生化降解性,皮肤刺激性和冷、热水中去污力提出更高要求, AOS较烷基苯磺酸盐的生物降解性好,对皮肤的刺激性低、毒性小,用作洗涤剂可使织物有良好的手感,此外还能防止粉状洗涤剂结块。
表面活性剂AOS由于具有良好性能,因而被广泛用作粉状合成洗涤剂、厨房用洗涤剂和香波等的原料,现在也用作工业用合成洗涤剂的原料。
近十几年来,作为阴离子表面活性剂的后起之秀迅速发展壮大。
在我国,随着洗涤剂液体化、浓缩化、无磷化比重上升,由于表面活性剂AOS与无磷助剂协同效应好,它的比重逐年上升。
表面活性剂AOS以其优良的性能,在卫生洗浴用品、个人清洁用品中独占鳌头。
表面活性剂AOS具有C-S键的磺酸盐结构特征, AOS分子结构中不含苯环,它区别于与以C-O-S键结合的硫酸盐及烷基苯磺酸盐(LSA) 类表面活性剂,结构决定性质,其优点包括: (1)可生物降解,无毒,低皮肤刺激性;(2)良好的润湿性能与乳化性能,即使在硬水中也能保持优越性能; (3)极佳的去污力和起泡性; (4)极好的增溶性,可降低制品的浊点和改善制品的耐寒性;(5)优异的钙皂分散力和耐硬水性;(6)极易溶于水、易冲洗干净。
有机硅表面活性剂及其应用有机硅表面活性剂是一类具有独特结构和性质的化合物,其分子结构中含有有机基团和硅氧键。
这种化合物既具有有机物的亲水基团,又具有无机硅的耐热、耐腐蚀等特性。
由于它们的特殊性质,有机硅表面活性剂在很多领域都有广泛的应用。
1.表面活性剂:有机硅表面活性剂具有较低的表面张力和黏度,能够降低液体表面的张力,使液体更易于湿润固体表面。
因此,它们经常被用作润湿剂、分散剂、泡沫抑制剂和润滑剂等。
2.流变改性剂:由于有机硅表面活性剂的高分子量和特殊化学结构,它们在溶液中能够改变溶液的流变性质。
例如,在涂料行业,有机硅表面活性剂可以使涂料具有更好的流变性能,改善其涂布性能和附着力。
3.抗粘剂:在橡胶和塑料制品的生产中,有机硅表面活性剂可以用作抗粘剂,减少橡胶和塑料材料的粘附性,提高产品的加工性能。
4.功能涂层:有机硅表面活性剂通过与基材表面发生化学反应或物理吸附,形成一层透明、耐磨的涂层。
这种涂层可以提高材料的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性能,广泛应用于建筑、汽车、航空航天等领域。
5.稳定剂:由于有机硅表面活性剂具有较好的相容性和稳定性,它们经常被添加到各种液体和乳液中,起到稳定乳液或悬浮固体微粒的作用。
这种稳定剂广泛应用于化妆品、农药、医药等行业中。
6.生物医药:有机硅表面活性剂可以用作生物医药领域中的药物输送载体和功能性柔性表面修饰剂。
利用有机硅表面活性剂的特殊性质,可以提高药物的生物利用度、延长药物的血浆半衰期,并减少药物的副作用。
总之,有机硅表面活性剂由于其特殊的结构和性质,在很多领域都有广泛的应用,包括表面活性剂、流变改性剂、抗粘剂、功能涂层、稳定剂和生物医药等。
随着科学技术的发展和应用的不断推广,有机硅表面活性剂的应用前景将会越来越广阔。
表面活性剂反应研究及其应用前景分析表面活性剂(surfactant)是指具有表面活性、能够调节表面张力和自组装等特性的化合物,在许多领域中都有着广泛的应用。
表面活性剂本身是一种分子,它的分子结构中既含有亲水基团,又含有疏水基团。
这使得它们能够很容易地聚集在水表面或者油水界面上,形成一种减低表面张力的“薄膜”。
在这篇文章中,我们将会讨论表面活性剂反应的研究现状以及其在各个领域中的应用前景。
一、表面活性剂反应的研究现状1. 表面活性剂组成的研究表面活性剂可以根据其聚合物量分为两类,即单体型表面活性剂和聚集体型表面活性剂。
基于这个分类方式,表面活性剂可以进一步分为阴离子、阳离子、非离子和两亲性表面活性剂。
这些表面活性剂的特性决定了它们的应用范围和反应机制,因此对表面活性剂的组成进行研究非常重要。
一些研究者已经运用先进的分析技术,比如质谱分析、红外光谱分析和核磁共振分析等,对表面活性剂的组成进行了深入的探究。
研究表明,钠十二烷基苯磺酸(SDBS)这种常见的阴离子表面活性剂是由碳链长度为12的十二烷基链和苯基磺酸根组成的。
而十二烷基聚氧乙烯醚(AEO12)这种常见的非离子表面活性剂则是由十二烷基链和聚氧乙烯醚单元组成的。
2. 表面活性剂在催化反应中的应用表面活性剂在催化反应中的应用有着广泛的研究价值。
通过选择适当的表面活性剂作为催化剂的载体,可以使得催化剂更加稳定,提高催化剂的活性,并且优化反应条件。
同时,表面活性剂还可以在反应中起到催化剂包裹剂的作用,降低反应的能垒,从而促进反应的进行。
与传统的溶液相催化反应相比,表面活性剂作为催化剂载体的催化反应具有更高的催化效率和更低的反应温度。
近年来,越来越多的研究者开始利用表面活性剂在催化反应中的应用,已经成功地将其应用于偶极加成、氧化反应和环化反应等领域。
3. 表面活性剂在化学品分离提纯中的应用表面活性剂还可以用于化学品的分离提纯。
在化学品生产过程中,许多化学品是以混合态的形式存在的。
超低界面张力表面活性剂分类及其应用【摘要】超低界面张力表面活性剂是一种能够降低液体表面张力到极低水平的活性剂。
它们根据化学结构和电荷特性可以分为非离子型、阳离子型和阴离子型。
非离子型超低界面张力表面活性剂在工业领域被广泛应用,例如在油田开发中起到了重要作用。
阳离子型超低界面张力表面活性剂则在医药领域有着重要的应用,用于制备纳米药物载体等。
阴离子型超低界面张力表面活性剂则在日化、食品等领域有着广泛的应用。
这些表面活性剂的广泛应用为各行各业带来了许多好处,同时也为未来的研究提供了更多的可能性。
通过对这些超低界面张力表面活性剂的深入了解和应用,有望推动化工领域的发展。
【关键词】超低界面张力表面活性剂、非离子型、阳离子型、阴离子型、应用领域、工业、医药领域、研究背景、目的、总结、展望1. 引言1.1 研究背景超低界面张力表面活性剂是一种特殊类型的表面活性剂,其具有极低的表面张力和较高的表面活性。
在实际应用中,超低界面张力表面活性剂被广泛应用于液体分离、油水分离、润湿、抗菌、防锈和耐腐蚀等领域。
近年来,随着科技的不断发展,超低界面张力表面活性剂的研究也变得越来越重要。
传统的表面活性剂在低界面张力下,通常需要添加较大剂量以达到预期效果,且很难满足工业应用的需求。
相比之下,超低界面张力表面活性剂在较低浓度下即可达到较好的效果,且具有更多的应用优势。
研究超低界面张力表面活性剂的分类及其应用具有重要意义。
了解超低界面张力表面活性剂的分类及其应用领域,不仅可以帮助我们更好地掌握其特性和优势,还能为相关领域的研究和应用提供重要参考。
在这样的背景下,本文将对超低界面张力表面活性剂进行分类并探讨其在不同领域的应用,为进一步研究和应用提供参考和指导。
1.2 目的目的是对超低界面张力表面活性剂进行分类并探讨其在不同领域的应用。
通过深入研究表面活性剂的种类和性质,我们可以更好地理解它们在工业和医药领域的作用机制,为相关领域的发展提供更多的可能性和选择。
Gemini表面活性剂性质及其应用介绍1、Gemini表面活性剂的现状1971年Bunton等率先合成了一族阳离子型低聚表面活性剂,不过在当时未引起重视。
Menger于1991年合成了刚性基连接的双离子头基双碳氢链表面活性剂,并命名为Geminis(天文学用语,意为双子星座),形象地表述了此类表面活性剂的结构特征。
Rosen小组采纳了“Gemini”的命名,并系统合成和研究了氧乙烯及氧丙烯柔性基团连接的Gemini表面活性剂,而后人们才真正系统地开展了这方面的研究工作。
近年来,人们在探索新型表面活性剂的合成和应用方面作出巨大的努力。
新型表面活性剂低聚表面活性剂(尤以Gemini为代表)的出现,引起了众多学者的兴趣和关注。
这些新型表面活性剂打破了传统表面活性剂单疏水基单亲水基的结构,使其具有比传统表面活性剂更为优良的性能。
下面主要结合低聚表面活性剂中研究最多、合成技术最为成熟的Gemini表面活性剂的一些结构特性和溶液性能与特性进行阐述,进而全面了解低聚表面活性剂的结构性能特点。
2、Gemini表面活性剂的分子结构Gemini表面活性剂是两个和多个单链单头基传统表面活性剂通过连接基团在其亲水基或靠近亲水基连接而成的一种新型表面活性剂(图1.1)。
Gemini表面活性剂的分子结构顺序为:长的疏水链,亲水头基,联接基团,第二个亲水基团,第二个疏水链。
Gemini表面活性剂具有两个两亲成分,因此也被称为二聚表面活性剂(Dimeric surfactant)。
而同时具有3个或4个两亲成分的三聚体(trimeric)、四聚体(tetrameric)表面活性剂亦具有和Gemini表面活性剂类似的性质。
Gemini表面活性剂的亲水基团可以是阳离子、阴离子、非离子和两性离子,最近还出现了阴阳离子或离子对等。
该表面活性剂的疏水基团一般为碳氢链,还出现了以碳氟链为疏水基团的新型结构,大大丰富了Gemini表面活性剂的种类。
油田生产中表面活性剂的应用1、开采稠油用的表面活性剂由于稠油粘度大、流动性差,给开采带来许多困难。
为开采这些稠油,有时需将表面活性剂的水溶液注入井下,使高粘度的稠油转变为低粘度的水包油型乳状液,抽提到地面。
这种稠油乳化降粘法用到的表面活性剂有烷基磺酸钠、聚氧乙烯烷基醇醚、聚氧乙烯烷基苯酚醚、聚氧乙烯聚氧丙烯多烯多胺、聚氧乙烯烷基醇醚硫酸酯钠盐等。
采出的这种水包油型乳状液,需要将水分离出去,也要使用一些工业表面活性剂作为破乳剂进行脱水。
这些破乳剂是油包水型乳化剂。
常用的有阳离子表面活性剂或环烷酸、沥青质酸及它们的多价金属盐。
特殊的稠油,不能采用常规的抽油机开采法,需要注蒸汽进行热采。
提高热采效果,需要使用表面活性剂。
向注汽井注入泡沫,即注入耐高温的起泡剂及不凝气体是常用的调制方法之一。
常用的起泡剂是烷基苯磺酸盐、α—烯烃磺酸盐、石油磺酸盐、磺烃基化的聚氧乙烯烷基醇醚和磺烃基化的聚氧乙烯烷基苯酚醚等。
由于含氟表面活性剂,表面活性高,对酸、碱、氧、热及油稳定,故含氟表面活性剂是理想的高温起泡剂。
为了使分散的油易于通过地层的孔喉结构,或使地层表面的油易被驱出,需要使用称之为薄膜扩散剂的表面活性剂,常用的是氧烷基化酚醛树脂高分子表面活性剂。
2、开采含蜡原油用表面活性剂开采含蜡原油,需要经常进行防蜡和清蜡。
表面活性剂作为防蜡剂和清蜡剂。
防蜡用的有油溶表面活性剂和水溶性表面活性剂。
前者通过改变蜡晶表面的性质而起防蜡作用。
常用的油溶性表面活性剂是石油磺酸盐和胺型表面活性剂。
水溶性表面活性剂是通过改变结蜡表面(如油管、抽油杆及设备表面)的性质而起防蜡作用。
可用的表面活性剂有烷基磺酸钠、季铵盐、烷烃聚氧乙烯醚、芳烃聚氧乙烯醚及其它们的磺酸钠盐等。
清蜡用的表面活性剂也分两个方面,油溶性用于油基清蜡剂,水溶性的磺酸盐型、季铵盐型、聚醚型、吐温型、OP 型表面活性剂、硫酸酯盐化或磺烃基化的平平加型与OP型表面活性剂等用于水基清蜡剂。