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聯結基對磺酸鹽型雙子表麵活性劑界麵行為及泡沫穩定性的作用機製（二）
來源：石油學報(石油加工) 瀏覽 836 次 發布時間:2026-01-21
1.2.2 D2Cn係列表麵活性劑的結構確認
D2Cn 係列表麵活性劑 FT-IR譜中各主要特征吸收峰的波數列於表1，ν為伸縮振動，δ為彎曲振動。 D2Cn 係列表麵活性劑的 1H-NMR譜中各質子的化學位移 δ列於表 2，DMSO為溶劑，TMS為內。
表1 雙子表麵活性劑 D2Cn 的FT-IR譜的特征吸收峰的波數
| 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 雙子表麵活性劑的1H-NMR譜中各質子的化學位移
| 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係列雙子表麵活性劑的性能評價
1.3.1 表麵活性的測定
(1)電導法
用DDS-11D型電導率儀測定表麵活性劑水溶液的電導率，並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麵活性劑的臨界膠束濃度CMC-1。
(2)吊環法
采用吊環法(GB 5549-90)，用ZL-2型宅男视频在线网站測定表麵活性劑水溶液的表麵張力γ，根據該試樣溶液的濃度C，繪製γ-logC曲線，得出試樣的臨界表麵張力 γCMC 和臨界膠束濃度 CMC-2。
1.3.2 界麵活性的測定
芬蘭Kibron dIFT雙通道動態界麵張力儀測定遼河金馬脫水原油(密度0.9415g/cm3)在所製備的雙子表麵活性劑存在下的油-水界麵張力。
1.3.3 泡沫性能的測定
在室溫條件下，將200mL待測溶液倒入混調器中，恒定轉速混調60s後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 結果與討論
2.1 D2Cn係列雙子表麵活性劑的表麵活性
4種D2Cn 表麵活性劑與2種傳統單基表麵活性劑SDBS、SDS的表麵活性參數列於表3。
表3 D2Cn係列的表麵活性參數
| 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。與傳統表麵活性劑相比，D2Cn的表麵張力差別不大，但臨界膠束濃度CMC降低了1~2個數量級，p C20 也高出許多，顯示了較高的表麵活性。這主要是因為D2C中，2個離子頭基靠聯結基通過化學鍵連接，因此連接緊密，更容易產生強相互作用，不僅增強了碳氫鏈的疏水結合力，而且離子頭基間的排斥傾向受製於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，從而為雙子表麵活性劑的廣泛應用提供了基礎。
的聯結基團會增大水溶液中膠團的表麵Gibbs能，導致膠團結構不穩定，不利於膠束的形成，所以CMC值會增加。同時， γCMC 亦隨著聯結基團長度的增加而增大。當雙子表麵活性劑吸附在氣-水界麵時，若聯結基團較短(小於靜電斥力的平衡距離)，由於離子頭基間靜電斥力的作用，盡管處於完全伸展狀態，但每個分子在氣-水界麵的吸附麵積仍然較小;若聯結基團增長，也增大了每個分子在氣-水界麵的吸附麵積，使之更易達到飽和吸附，即減少了表麵活性劑分子在氣-水界麵上的飽和吸附量，從而使得表麵張力隨著聯結基團長度的增加而增大。
從表3還可看出，聯結基長度對D2C表麵活性劑的CMC、 γCMC 值的影響趨勢與直鏈疏水鏈型雙子表麵活性劑的相同，隨著聯結基長度的增加，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，隨著聯結基團中亞甲基數目的增加，空間位阻效應愈加顯著，暴露在膠團內核表麵