Gemini表面活性剂对疏水缔合聚丙烯酰胺界面吸附膜扩张流变性质的影响

采用小幅低频振荡和界面张力弛豫技术, 考察了疏水缔合水溶性聚丙烯酰胺(HMPAM)在正癸烷-水界面上的扩张黏弹性质, 研究了不对称Gemini表面活性剂C₁₂COONa-p-C₉SO₃Na对其界面扩张性质的影响. 研究发现, 疏水链段的存在, 使HMPAM在界面层中具有较快的弛豫过程, 扩张弹性显示出明显的频率依赖性. 表面活性剂分子可以通过疏水相互作用与聚合物的疏水嵌段在界面上形成类似于混合胶束的特殊聚集体. 表面活性剂分子与界面聚集体之间存在快速交换过程, 可以大大降低聚合物的扩张弹性. 同时, 聚合物分子链能够削弱表面活性剂分子长烷基链之间的强相互作用, 导致混合吸附膜的扩张弹性远低于单独表面活性剂吸附膜.     

聚丙烯酰胺对烷基苯磺酸盐界面吸附膜扩张流变性质的影响

采用小幅低频振荡和界面张力弛豫技术, 研究了部分水解聚丙烯酰胺(Mo-4000)和阴离子表面活性剂2-丙基-4,5-二庚基苯磺酸钠(377)体系在癸烷/水界面上的扩张黏弹性质, 并考察了电解质对体系界面流变性质的影响. 研究结果发现, 低表面活性剂浓度时, 聚合物的加入大大降低了扩张模量; 而高表面活性剂浓度时, 聚合物的存在导致了界面膜更接近弹性膜. 一方面电解质压缩双电层, 增加界面膜的紧密程度, 造成高频条件下扩张模量增大; 另一方面, 电解质增强表面活性剂分子在界面与体相间的扩散交换作用, 增大了扩张模量的频率依赖性, 造成低频条件下扩张模量降低.     

疏水改性聚丙烯酰胺的合成

表面活性大单体;疏水改性聚丙烯酰胺的合成     

表面活性剂对驱油聚合物界面剪切流变性质的影响

利用双锥法研究了表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对油田现场用部分水解聚丙烯酰胺(PHPAM)和疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM)溶液的界面剪切流变性质的影响,实验结果表明:HMPAM分子通过疏水作用形成界面网络结构,界面剪切复合模量明显高于PHPAM.SDBS和CTAB通过疏水相互作用与HMPAM分子中的疏水嵌段形成聚集体,破坏界面网络结构,剪切模量随表面活性剂浓度增大明显降低.同时,界面膜从粘性膜向弹性膜转变.低SDBS浓度时,少量SDBS分子与PHPAM形成混合吸附膜,界面膜强度略有升高;SDBS浓度较高时,界面层中PHPAM分子被顶替,吸附膜强度开始减弱.阳离子表面活性剂CTAB通过静电相互作用中和PHPAM分子的负电性,造成聚合物链的部分卷曲,从而降低界面膜强度.弛豫实验结果证实了表面活性剂破坏HMPAM网络结构的机理.     

不同结构驱油聚合物的界面剪切流变性质

利用双锥法研究了油田现场用超高分子量部分水解聚丙烯酰胺(PHPAM)和疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM)溶液与航空煤油间的界面剪切流变性质,考察了时间、应变幅度和剪切频率对不同浓度PHPAM和HMPAM溶液界面剪切流变参数的影响.结果表明,只有在适宜的剪切频率条件下,流变数据才能反映界面膜的结构信息.HMPAM分子具有界面活性,能吸附在界面上,其界面膜的强度随时间变化逐渐增强,且在高浓度时以黏性为主;PHPAM分子不具有界面活性,其剪切流变参数没有时间依赖性,界面层以弹性为主.HMPAM能通过疏水作用形成界面网络结构,界面膜的剪切复合模量明显高于PHPAM界面层.HMPAM界面层中网络结构在剪切形变作用下的破坏与重组这一慢弛豫过程是其强度较高的原因.     

改性聚丙烯酰胺水溶液的疏水缔合性质

合成了一种疏水缔合水溶性聚丙烯酰胺共聚物,使用荧光光谱法并结合紫外及流变性实验,对制备的疏水缔合水溶性聚丙烯酰胺共聚物在水溶液中形成疏水微区、超分子聚集体及空间网络结构进行了研究,并用扫描电子显微镜证实了溶液中网络结构的存在.     

氟碳改性聚丙烯酰胺共聚物的溶液性质

研究了氟碳链改性的聚丙烯酰胺水溶液性质及其对盐浓度的依赖性,重点考察 了氟碳疏水组分含量、盐浓度对特性粘数的影响,以及粘度随剪切速率和温度的变 化关系。结果表明聚合物溶液的粘度随盐的引入而增大,但在两种溶液中最小值对 应的共聚单体含量一致。随温度的增加,共聚物溶液粘度依次出现了最小和最大值 。所有实验结果均归于溶液中存在的疏水和氢键两种相反作用的综合结果。     

疏水改性聚丙烯酰胺溶液的分子模拟

设计了几种不同的非离子型改性聚丙烯酰胺(HM-PAM)和阴离子型改性聚丙烯酰胺(HM-HPAM). 通过分子动力学模拟(MD)方法研究了在聚合物链上加入不同疏水改性单体对提高聚丙烯酰胺耐盐性的影响, 考察了盐浓度对疏水改性聚丙烯酰胺的回旋半径(R_g)、 特性黏数([η])、 径向分布函数(RDF)和均方位移(MSD)的影响以及聚合物的微观结构与特性黏数之间的关系. 研究结果表明, 引入疏水改性单体后, 改性聚丙烯酰胺具有较好的耐盐性. 通过研究非键作用与氢键相互作用可知, 体系中溶质和溶剂间的相互作用及氢键作用越弱, 溶液的特性黏数越大. O-H原子对的RDF结果表明, 聚合物链的伸展与聚合物链及官能团间的相互作用有关. 当RDF峰较弱时, 聚合物链与水的作用越弱, 越有利于聚合物链保持舒展状态, 溶液的特性黏数也就越大. 另外, 从聚合物链的MSD曲线发现, 聚合链的移动性与特性黏数呈负相关.     

界面张力弛豫法研究不同分子量原油活性组分界面扩张粘弹性

采用界面张力弛豫法研究了不同分子量原油活性组分在正癸烷-水界面上的扩张粘弹性质,阐述了界面扩张模量的弹性和粘性随扩张频率的变化规律.研究发现,随着原油活性组分分子量的增大,极限扩张粘度明显增大,而极限扩张弹性逐渐增大;当分子量大于某一数值后,极限扩张弹性变化不明显.对界面张力弛豫实验结果进行拟合得到的参数表明,界面上和界面附近的微观弛豫过程的数目随原油活性组分分子量的增加而增加,弛豫过程的特征频率也呈规律性变化.不同原油活性组分的界面扩张粘弹性质可从其不同特征的微观弛豫过程得到解释.     

电荷密度和疏水性对疏水改性聚丙烯酰胺与牛血清蛋白相互作用的影响

对比研究了牛血清蛋白(BSA)与部分水解的未改性聚丙烯酰胺(PAM-AA)、疏水改性聚丙烯酰胺(PAM-C12)和含有丙烯酸基团的疏水改性聚丙烯酰胺(PAM-C12-AA)之间的相互作用.等温滴定量热实验结果表明,除PAM-C12外,其他聚合物与BSA的结合焓均为放热,随AA含量的增加,放热焓值增大.与PAM和PAM-C12相比,PAM-C12-AA能够诱导BSA二级结构和微环境的明显变化,表明疏水性和电荷密度均对聚合物与BSA相互作用有重要影响.另外,不同浓度的PAM-C12-AA与BSA的作用方式不同,当聚合物的浓度略高于临界胶束浓度(CMC)时,由于聚合物的量较少,BSA分子改变其构型从而最大程度地与聚合物结合;当聚合物的浓度远高于CMC时,更多的聚合物链结合到BSA分子的正电荷"patch"上,PAM-C12-AA与BSA的紧密聚集体利于BSA二级结构的稳定.     

无机盐对支状嵌段聚醚破乳作用的影响

通过阴离子聚合反应合成了一种七支状聚氧丙烯/聚氧乙烯(PPO/PEO)三嵌段聚醚;考察了不同无机盐存在时对原油乳状液的破乳效果的影响;通过界面张力、浊点和界面膨胀流变性的测定探讨了其界面聚集行为和破乳作用对无机盐的依赖性.结果表明,盐溶型无机离子存在时,能提高聚醚的破乳效果,而盐析型无机离子存在时,不利于聚醚的破乳作用;温度升高破乳速度加快,但45℃时脱出的水质最清.     

RELEASE OF VOLATILES FROM CUBIC PHASES: MONITORING BY GAS SENSORS

Structured fluids such as emulsions and liquid crystalline mesophases can be used to control aroma release

This study shows that the use of a gas sensor array coupled with pattern recognition analysis can be particularly useful in studying volatile profiles

A mixture of 8 carefully selected volatile, hydrophilic and hydrophobic compounds was entrapped in 4 different matrices: water, lipids (sunflower oil, unsaturated monoglycerides), emulsion (20% wt water) and cubic phases (20 and 3% wt water)

A clear discrimination between the release pattern of the different matrices has been measured by the sensor array system. It has been shown that the cubic phase release patterns is not only controlled by its composition but also depended strongly on ihe lipid/water interfacial area

The combined use of structured fluids (structure-release relationship) and sensor arrays allows to control and to distinguish the release patterns of volatile.     

原油活性组分油水界面膜扩张粘弹性研究

研究了用超临界萃取分馏法（SFEF）从伊朗重质原油中分离的两个具有不同平均分子量的原油界面活性组分在正癸烷/水界面的扩张粘弹性行为以及温度对体系扩张粘弹性的影响.研究发现平均分子量大的样品能在油水界面形成更为牢固的界面膜.从扩张模量幅度对扩张频率的双对数曲线和扩张模量相角的频率依赖关系可以推断所有实验体系界面膜的主要的弛豫过程不是扩散弛豫,而可能主要是通过吸脱附势垒的弛豫过程.温度对两个样品的扩张粘弹性参数都有强烈的影响.升高温度可以降低膜的强度和粘度,并且改变相角的频率响应.     

支状嵌段聚醚的界面聚集行为及对原油乳状液的破乳作用

合成了三种不同聚氧丙烯/聚氧乙烯(PPO/PEO)比例的含苯环支状嵌段聚醚, 通过界面张力、界面流变、表面压以及对原油乳状液的破乳脱水效果的测定, 考察了其界面聚集行为和破乳作用对PEO含量和分子量的依赖性, 并且对比研究了三种支状聚醚分子交联前后的破乳性能. 结果表明, PEO含量高且分子量大者,其单分子界面占据面积大, 在油/水界面达到吸附平衡的时间短, 其油/水界面扩张模量及扩张弹性均高于PEO含量较少者. 但是对原油乳状液的破乳脱水效果则是PEO含量居中的聚醚最好. 温度影响和交联与否的研究表明, 交联并不能提高分子量较大的聚醚对原油乳状液的破乳效果, 温度对聚醚分子交联前后的破乳效果有不同的影响规律. 本研究可为原油集输过程中化学品的选择与应用提供一定的依据.     

界面扩张流变方法研究大分子与表面活性剂的相互作用

结合本课题组的工作, 较系统地总结了近年来有关界面扩张流变技术在大分子/表面活性剂混合体系研究中的应用. 大量研究表明, 通过分析界面扩张粘弹性数据和界面弛豫过程的特征参数可以研究界面层微观性质, 从而阐明大分子/表面活性剂的相互作用机理, 这对实际生产和应用具有重要的指导意义.     

环糊精包结作用下水溶液共聚合制备疏水改性阳离子聚丙烯酰胺及其絮凝效果研究

在水溶液中制备了甲基环糊精(Me-β-CD)/疏水单体2-苯氧乙基丙烯酸酯(POEA)的包结物(la)。利用紫外-可见光谱及核磁共振波谱等检测手段研究了 Me-β-CD与POEA的包合作用,并对包合物的结构、性能进行了表征和分析。同时在水溶液中引发丙烯酰胺(AM)、阳离子单体丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)以及la的均相共聚合得到疏水修饰的阳离子聚丙烯酰胺P(AM-DAC-POEA),实现了用绿色方法合成高效高分子絮凝剂的目的,并对该高分子对高岭土模拟污水的絮凝效果进行了考察。     

疏水缔合聚丙烯酰胺与双子表面活性剂的相互作用

制备了一种脂肪酸酯双磺酸盐型双子表面活性剂, 利用粘度法、界面张力法和原子力显微镜研究了疏水缔合聚丙烯酰胺与双子表面活性剂在溶液中的相互作用. 实验结果表明: 疏水缔合聚丙烯酰胺在溶液中能够通过自组装形成疏水微区并发展成网络结构, 疏水微区与表面活性剂在溶液中能形成混合胶束; 当一定量的表面活性剂加入时, 对疏水缔合聚丙烯酰胺的自组装起促进作用, 而过多双子表面活性剂的加入又会对聚合物分子的自组装起抑制作用, 从而显著影响疏水缔合聚丙烯酰胺的溶液性质, 随着表面活性剂浓度的增加, 聚合物溶液粘度先增加、再降低; 同时, 疏水缔合聚丙烯酰胺对双子表面活性剂的界面性能也有较大影响, 聚合物的加入使双子表面活性剂降低油/水界面张力的能力下降, 油/水界面张力达到平衡所需时间延长.     

Studies on foam stability by the actions of hydrophobically modified polyacrylamides

Hydrophobically modified polyacrylamide (HMPAM), as a foam stabilizer, was prepared with a cationic surfomer, acrylamide and acrylic acid by free-radical polymerization in aqueous solution. The actions of HMPAM on foam stability have been investigated with the Waring blender method. The results showed the foam containing HMPAM was stabler than that contained polyacrylamide. Moreover, a linear relationship between the logarithm of the half decay time and polymer concentration was observed, and the slope reflects the polymer ability to stabilize the foam.