gemini表面活性剂的合成_表_省略_及性能测定_油田化学专业综合实验_赖璐

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1、第26卷第3期大学化学Vol．26No．32011年6月UNIVERSITYCHEMISTRYJun．2011*Gemini表面活性剂的合成、表征及性能测定———油田化学专业综合实验11211赖璐梅平段明峰艾俊哲陈武12(长江大学化学与环境工程学院湖北荆州434023;中国石油川庆钻探工程公司四川隆昌642150)摘要介绍一个油田化学专业综合实验，通过该实验可了解Gemini表面活性剂的发展现状，掌握阳离子型Gemini表面活性剂BQAS的合成及纯化方法，了解结构表征的原理和方法，掌握表面性能和缓蚀性能的评价方法。关键词油田化学

2、综合实验Gemini表面活性剂合成性能测定［1］1991年，Menger等人合成了以刚性基团连接离子头基的双烷烃链表面活性剂，并命名为Gemini表面活性剂，其结构如图1所示。Gemini表面活性剂通过联接基团将两个单链表面活性剂连接起来，减弱了离子头基间的静电斥力，增强了碳氢链间的疏水结合力，使表面活性剂分子在溶液表面排列得更紧密，具有更高的表面活性。Gemini表面活性剂在生命科学、材料科学、环境科学、纺织、金属防腐、3次采油等领域有广阔的应用前景。本文根据油田化学专业的特点设计了阳离子型Gemini表面活性剂的合成、表征及

3、性能测定的综合实验。图1Gemini表面活性剂的结构1实验目的①了解Gemini表面活性剂的发展现状;②掌握阳离子型Gemini表面活性剂BQAS的合成及纯化方法;③了解结构表征的原理和方法;④掌握表面性能和缓蚀性能的评价方法。2实验原理［2］目前，季铵盐型Gemini表面活性剂的合成方法主要有以下几种:①用基团连接两个单长链烷烃二甲基叔胺分子;②在已有的N，N，N'，N'-四甲基烷基二胺中引入疏水基;③以含有环氧基团的长链烷基化合物与叔胺发生季铵化反应，制得双烷基双亲水基阳离子型表面活性剂;④特殊结构阳离子型Gemini表面活

4、性剂的合成:联接基团结构特殊、疏水基团特殊、非对称阳离子型Gemini表面活性剂、多烷基多季铵盐型Gemini表面活性剂的合成。本实验采用第一种方法，以N，N-二甲基十二烷基叔胺和1，4-二溴丁烷反应，制备双季铵盐型Gemini表面活性剂BQAS。表面张力的测定方法通常有:铂金板法、铂金环法、滴体积法、最大气泡压力法等。本实验采用铂金板法测定表面活性剂水溶液的表面张力。*基金资助:长江大学教学研究项目(JY2010021)第3期赖璐等:Gemini表面活性剂的合成、表征及性能测定———油田化学专业综合实验63测定中，当铂金板浸入

5、被测液体后，铂金板周围就会受到表面张力的作用，液体的表面张力会将铂金板尽量地往下拉。当液体表面张力及其他相关的力与平衡力达到均衡时，铂金板就会停止向液体内部浸入，这时候，仪器的平衡感应器就会测量浸入深度，并将其转换为液体的表面张力值。F(平衡力)=mg(铂金板的重力)+Lγcosθ(表面张力总和)－Shρg(铂金板受到的浮力)式中m为铂金板的质量，g为重力加速度，L为铂金板的周长，γ为液体的表面张力，θ为液体与铂金板之间的接触角，S为铂金板横切面面积，h为铂金板浸入的深度，ρ为液体密度。根据Gibbs吸附等温式及表面活性剂的γ-

6、lgc曲线，可求得吸附量Γ:1γΓ=－()(1)2．303nRTlgcT［3］对于Gemini表面活性剂，n一般取2。c以对c作图可得一直线，由直线斜率可求得Γ∞，再根据式(2)计算am:Γam=1/(LΓ∞)(2)式中L为阿伏伽德罗常数。酸化是油气田增产增注的重要措施之一，在石油工业中得到了广泛的应用。酸化使用的酸液注入3+地层的过程会严重腐蚀地面管道及井筒管壁，而且Fe会对地层产生永久损害，所以酸液中必须加入［4］缓蚀剂。本实验参照《酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》，采用静态挂片法，对已提纯的合成产物BQAS进行缓蚀

7、性能研究。挂片法是在实验室给定条件下，通过用试片的质量损失计算出腐蚀速率和缓蚀率，来研究缓蚀剂缓蚀性能的方法。腐蚀速率计算公式为:m－m0V=(3)S×t2式中:V为腐蚀速率，单位为g/(m·h);m为钢片未腐蚀前的质量，单位为g;m0为钢片腐蚀后的质量，2单位为g;S为钢片的表面积，单位为m;t为挂片时间，单位为h。缓蚀率计算公式为:未加缓蚀剂的腐蚀速率－加缓蚀剂的腐蚀速率缓蚀率=×100%(4)未加缓蚀剂的腐蚀速率3仪器与试剂仪器:NEXUS470傅立叶红外光谱仪，BrukerAVANCEIII核磁共振仪，R-1002旋转蒸

8、发仪，WRS-1B数字熔点仪，DZ-2BC真空干燥箱，JJ-1电动搅拌器，恒温水浴锅，JK99B自动张力仪，BS-210S电子天平，干燥器，N80钢片(长×宽×高=40mm×13mm×2mm)，医用纱布，毛刷，医用金属镊子，脱脂棉，绸子，铁砂纸，250mL三口烧