十二烷基苯磺酸钠在SiO2表面聚集的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)在无定形SiO2固体表面的吸附.设置不同的水层厚度,观察同液界面和气液界面吸附的差异.模拟发现表面活性剂分子能够在短时间内吸附到SiO2表面,受碳链和固体表面之间相互作用的影响形成表面活性剂分子层,并依据吸附量的大小形成不同的聚集结构;在水层足够厚的情况下,由于有较多的表面活性剂分子吸附在固体表面,从而形成带有疏水核心的半胶束结构;计算得到的成对势表明极性头与钠离子或水分子之间的结合或解离与二者之间的能垒有关,解离能垒远大于结合能垒,引起更多Na+聚集在极性头周围而只有少数Na+存在于溶液中;无论气液还是固液界面,极性头均伸向水相,与水分子形成不同类型的氢键.模拟表明,分子动力学方法可以作为实验的一种补充,为实验提供必要的微观结构信息.     

十二烷基苯磺酸钠在SiO2表面聚集的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)在无定形SiO2固体表面的吸附. 设置不同的水层厚度, 观察固液界面和气液界面吸附的差异. 模拟发现表面活性剂分子能够在短时间内吸附到SiO2表面, 受碳链和固体表面之间相互作用的影响形成表面活性剂分子层, 并依据吸附量的大小形成不同的聚集结构; 在水层足够厚的情况下, 由于有较多的表面活性剂分子吸附在固体表面,从而形成带有疏水核心的半胶束结构; 计算得到的成对势表明极性头与钠离子或水分子之间的结合或解离与二者之间的能垒有关, 解离能垒远大于结合能垒, 引起更多Na+聚集在极性头周围而只有少数Na+存在于溶液中; 无论气液还是固液界面, 极性头均伸向水相, 与水分子形成不同类型的氢键. 模拟表明, 分子动力学方法可以作为实验的一种补充, 为实验提供必要的微观结构信息.     

阴离子表面活性剂在水/正烷烃界面的分子动力学模拟(英文)

利用分子动力学模拟方法研究了阴离子表面活性剂在水/正烷烃(壬烷,癸烷和十一碳烷)界面的结构和动力学特点.十六烷基苯磺酸钠作为研究对象,其中苯磺酸基团在十六碳烷的第4号碳原子上,记作4-C16.分析了不同油相和特定盐度条件下正烷烃-表面活性剂-水体系的界面特点(如密度剖面图、界面张力和径向分布函数).模拟结果表明平衡模型体系展现了一个很好的水/正烷烃界面.当加氯化钠到水溶液中,正烷烃-表面活性剂-水体系的界面张力有微小的变化,有趣的是表面活性剂二面角的反式结构分数的变化联系着界面张力的微小变化.可见,表面活性剂在界面处的结构对降低界面张力起到重要的作用.此外,还发现表面活性剂的极性头与钠离子和水分子存在较强的相互作用.     

多元体系油水界面上常见表面活性剂行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟研究了以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为代表的阴离子型表面活性剂,以十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)为代表的阳离子型表面活性剂,以壬基酚聚氧乙烯醚(NPE)为代表的非离子型表面活性剂,以十二烷基二甲基甜菜碱(Betaine)为代表的两性表面活性剂及空白实验.模拟了表面活性剂在油水界面上的行为,考察了表面活性剂分子与石油分子之间的径向分布函数(RDF)、石油分子在竖直方向的均方位移(MSD)、油水界面张力(IFT)、石油层与岩石层之间的相互作用能、石油层的相对浓度在竖直方向的分布及石油分子质心位置随模拟时间的变化关系等,讨论了不同表面活性剂的洗油性能.结果表明:(1)SDBS,NPE和Betaine分子初始状态下呈近似的规律排列,非极性端部分插入油相中,极性端延伸进入水相中;随后表面活性剂的极性端表现出聚集趋势,逐渐形成一个外部亲油内部亲水的一个胶束状粒子,粒子随模拟的进行逐渐融入到油层当中;DTAB从开始的近似规则排列逐渐变为无规排列,但是始终保持亲油端插入到油相中,亲水端位于油水界面上.(2)表面活性剂分子与石油分子之间的相互作用强弱顺序为Betaine≈DTABSDBSNPE.(3)由质心高度和动力过程中的图像截图分析,表面活性剂洗油效果的顺序为BetaineSDBSNPEDTABNone.模拟结果与实际的驱油结果一致,从分子层面上解释了不同表面活性剂洗油的规律.     

表面活性剂溶液油水界面相平衡研究

以Butler方程为基础,导出了1组通用的界面相平衡计算方程。利用此方程计算了多个实际体系,结果令人满意。根据实验现象及计算结果,提出了一种多组分界面相物理模型并探讨了表面活性物质在油水界面上的相互作用规律,为乳状液、微乳状液等研究提供了有益的信息。     

表面活性剂界面自组装的分子动力学模拟

主要介绍了表面活性剂在液／液、气／液和固／液界面的自组装,详细讨论了分子动力学模拟在表面活性剂界面自组装体系的应用,指出了近年来该领域的发展现状及应用前景。     

非离子表面活性剂在气液界面的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了十二烷基醇聚氧乙烯醚系列非离子表面活性剂单分子层在气液界面的微观结构,并通过表面张力的计算考察了表面活性剂分子结构与性能的关系.研究结果表明,随着表面活性剂分子乙氧基基团个数的增加,模拟所得的表面张力的变化趋势与实验一致,所有分子的计算误差在5 mN·m-1以内.同时,随着乙氧基基团数目的增加,...     

Gemini阴离子表面活性剂水溶液的界面活性

Gemini阴离子表面活性剂水溶液的界面活性;Gemini阴离子表面活性剂;表面张力;CMC;C20;界面张力     

阴离子Gemini表面活性剂在油/水界面行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了磺酸盐型阴离子Gemini表面活性剂在油/水界面的吸附行为, 考察了不同长度的连接基(Spacer)对表面活性剂在界面的聚集形态及界面性质的影响. 密度分布和微观结构信息显示, Gemini表面活性剂能在油/水界面形成单层膜结构. Gemini表面活性剂能使油/水界面的厚度显著增大, 并使界面形成能降低. 当连接基为6个碳时, 此类磺酸盐型Gemini表面活性剂的界面厚度最大, 形成的界面最稳定. 连接基长度对Gemini表面活性剂单层膜周围的水分子和Na⁺的吸附结构影响不大, 但是能影响水分子的扩散行为.     

高盐油藏下两性/阴离子表面活性剂协同获得油水超低界面张力

研究了在高盐油藏中, 利用两性/阴离子表面活性剂的协同效应获得油水超低界面张力的方法. 两性表面活性剂十六烷基磺基甜菜碱与高盐矿化水具有很好的相容性, 但在表面活性剂浓度为0.07%-0.39%(质量分数)范围内仅能使油水界面张力达到10^-2 mN·m^-1量级, 加入阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠后则可与原油达到超低界面张力. 通过探讨表面活性剂总浓度、金属离子浓度、复配比例对油水动态界面张力的影响, 发现两性/阴离子表面活性剂混合体系可以在高矿化度、低浓度和0.04%-0.37%的宽浓度范围下获得10^-5 mN·m^-1量级的超低界面张力, 并分析了两性/阴离子表面活性剂间协同获得超低界面张力的机制.     

Dynamic Study of Gemini Surfactant and Single-chain Surfactant at Air／Water Interface

Molecular dynamics (MD) simulation are used to study the properties of gemini surfactant of ethyl-α,ω-bis(dodecyldimethylammonium bromide) (C12C2C12) and dodecyl-trimethylammonium bromide (DTAB) at the air/water interface, respectively. In the two systems,t he surfactant concentrations are both 28 wt.%, and other conditions are also the same. After reaching the thermodynamic equilibrium, the concentration profiles, the radial distributions functions (RDF) and the mean squared displacement (MSD) are investigated. The results reveal that the surface activity of C12C2C12 surfactant is higher than DTAB surfactant.     

双链阴离子表面活性剂1-烷基-癸基磺酸钠在气/液界面聚集行为:分子动力学模拟研究

采用分子动力学模拟方法研究了双链阴离子表面活性剂1-烷基-癸基磺酸钠(1-C_m-C_9-SO_3Na)在气/液界面的聚集行为。通过分析体系中各组分的密度分布和径向分布函数,考察了m大小对其界面性质的影响。结果表明:随着m的增大,表面活性剂的疏水性增强,疏水碳链的倾斜角也随之降低;m=4时,1-C_4-C_9-SO_3Na分子采用平躺的方式在界面上聚集,S-Na~+和S-S的相互作用最大,极性头基的水化能力最弱。通过模拟和实验对比得出,m增加到4个时,对该类双链阴离子表面活性剂性能的提高最显著。     

气液界面上阴离子表面活性剂单层膜的分子动力学模拟

用分子动力学方法研究了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)在气液界面上的结构和动力学性质. 选择单分子占有面积分别为0.45和0.68 nm²的两个模拟体系, 通过径向分布函数表征了单层膜的厚度, 并根据疏水链中碳原子与极性头中硫原子之间组成的矢量分布和取向函数, 对比了不同界面单层膜的有序排列情况. 结果表明在分子占有面积较小达到饱和吸附的情况下, 界面上的SDS具有较好的有序性. 通过计算气液界面附近水分子的扩散系数发现: 由于氢键和静电作用的影响, 界面区域内的水分子较本体溶液中的水分子有较弱的迁移能力.     

Dilational Rheology at Air/Water Interface and Molecular Dynamics Simulation Research of Hydroxyl Sulfobetaine Surfactant

Hydroxyl sulfobetaines with hexadecyl-, octadecyl-hydrophobic chain and an industrial product hydroxyl sulfobetaine were synthesized from analytical-grade and industrial-grade tertiary amine, respectively. The dilational properties and surface tension of the three surfactants at the water-air interface were investigated by drop shape analysis and ring method. The influences of oscillating frequency and bulk concentration on dilational properties were explored. The experimental results show that the dilational module of octadecyl-hydroxyl sulfobetaine was higher than hexadecyl hydroxyl sulfobetaine and the dilational elastic component of the three surfactants were higher than dilational viscous component. Furthermore, the dilational elastic component of mixed surfactant system shows two maxima in a lower concentration than that of single surfactant system. As a result, the surface tension of mixed surfactant system reaches to minimum value in a lower concentration compared with single surfactant system. The simulation results show that the hydrophobic chains in the mixed betaine solution were more curled than in single-component betaine solution ascribed to stronger interaction among different hydrophobic chains, resulting to a more compact interfacial film.     

Molecular Dynamics Simulations of Sulfobetaine-Type Zwitterionic Surfactant at the Decane/Water Interface

Automated Topology Builder (ATB) and GAMESS (US) were used to build the model of a new sulfobetaine-type zwitterionic surfactant. And a serious of molecular dynamics simulations of the new sulfobetaine-type zwitterionic surfactant were performed at the decane/water interface by GROMACS, the influence of surfactant structure to the interfacial properties was investigated. The results show that the surfactant molecules can adsorb at the decane/water interface closely and reduce the interfacial tension significantly between decane and water. In another word, the model of the sulfobetaine-type zwitterionic surfactant is correct. The minimum interfacial tension could reach up to 1.6 mN · m^?1 when the number of surfactants was up to 134, which corresponds to the critical micelle concentration and consistent with the experimental values of the system.