电导法测定无机盐对十二烷基磺酸钠溶液临界胶束浓度的影响

在40℃时利用电导法测定了无机盐NaCl、KCl、CuCl2、ZnSO4、Fe(NO3)3及AlCl3对十二烷基磺酸钠(SDS)溶液临界胶束浓度(CMC)的影响,并推导了表示无机盐浓度和SDS溶液CMC值之间关系的线性方程.结果表明,随着各种无机盐浓度的增加,SDS溶液的CMC值降低,且不同价态的金属无机盐对SDS溶液...     

改性二氧化硅纳米颗粒提高二氧化碳泡沫稳定性的研究

通过纳米二氧化硅的硅烷化改性, 使其在高矿化度盐水中可以稳定存在的前提下, 研究了改性纳米颗粒与阳离子表面活性剂十二烷基三甲基氯化铵混合体系的溶液稳定性及协同稳定CO₂泡沫的效果. 研究结果表明, 无机盐离子对改性纳米颗粒与阳离子表面活性剂间的静电吸引力具有屏蔽作用, 且矿化度越高, 屏蔽效果越明显, 从而混合溶液更易于在高盐水中稳定; 纳米颗粒表面的活性剂吸附层受二者浓度的影响, 进而影响了颗粒的亲/疏水性; 当混合体系中的表面活性剂浓度低于临界胶束浓度(CMC)时, 混合溶液与CO₂的界面张力高于单独活性剂溶液, 而当活性剂浓度高于CMC时, 对CO₂-溶液界面张力几乎无影响, 最低界面张力可降至6 mN/m左右; 改性纳米颗粒的加入可以进一步提高CO₂体相泡沫半衰期一倍以上, 但受二者浓度比例的影响; 纳米颗粒的加入有效提高了多孔介质中泡沫的表观黏度, 最大增幅由20 mPa·s增至55 mPa·s左右, 泡沫黏度增加接近3倍, 增强了CO₂泡沫驱的封堵作用.     

表面活性剂对部分水解聚丙烯酰胺溶液抗盐性的影响

通过实验研究了阴离子表面活性剂(SDS)、非离子表面活性剂(OP-10)、两性表面活性剂(C12BE)浓度及KCl浓度对部分水解聚丙烯酰胺(阴离子型,HPAM)水溶液黏度的影响规律,进而分析各因素对聚合物溶液抗盐性的影响。实验结果表明:当表面活性剂浓度低于临界缔合浓度CAC时,聚合物溶液黏度变化不大;高于CAC后,随着表面活性剂浓度增大,聚合物溶液黏度急剧增加;当表面活性剂浓度达到聚合物饱和浓度PSP时,聚合物溶液黏度达到最大值;再加入阴离子和两性表面活性剂,将导致黏度降低,而加入非离子表面活性剂不再改变聚合物溶液的黏度,无机盐KCl对聚合物溶液有双重作用,低浓度KCl促进聚合物溶液黏度升高,高浓度KCl则导致聚合物溶液黏度急剧降低后趋于稳定,在相同KCl浓度下,三种表面活性剂的抗盐能力表现为:SDSOP-10C12BE。     

接触角法测定表面活性剂的临界胶束浓度——推荐一个物理化学新实验

物理化学实验教学内容中表面活性剂溶液的临界胶束浓度(CMC)的测定通常采用表面张力法和电导率法。本实验采用接触角测定仪测定表面活性剂溶液在疏水纤维上的接触角,研究接触角随溶液浓度的变化规律,讨论了接触角法测定表面活性剂临界胶束浓度的可行性。同时采用表面张力法和电导率法分别测出了表面活性剂CTAB的临界胶束浓度,结果与接触角法一致。实验证明,接触角法操作更加简单,溶液用量少,实验结果稳定性和重复性好,可推广应用。     

芳基油酸酰胺羟丙基磺基甜菜碱的合成及性能

合成了3种具有不同疏水基团的新型磺基甜菜碱两性表面活性剂,通过红外光谱对它们的结构进行了表征。 用滴体积法测定表面活性剂水溶液在25 ℃下的表面张力,从而确定其临界胶束浓度(cmc)及临界胶束浓度下的表面张力(γcmc);采用罗氏泡沫仪考察了浓度、温度对其泡沫性能的影响;采用分水时间法考察了其乳化性能。 结果表明,随着芳环在烷基链中的体积增大,cmc以及γcmc增大,饱和吸附面积Amin增大,而饱和吸附量Γmax减小。 3种表面活性剂的起泡性随浓度增大而增加,到一定值后趋于稳定;泡沫稳定性随浓度增大逐渐增强;起泡性随着温度的升高而显著增加,泡沫稳定性随温度升高而显著降低。 3种表面活性剂的乳化能力随浓度增大而逐渐增强然后趋于稳定。     

表面张力法和电导法对比测定表面活性剂临界胶束浓度*

通过比较表面张力法和电导法测定阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和非离子表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚(TX-100)的临界胶束浓度的实验效果,明确了2种方法的优劣。 采用挂环法测试了不同浓度SDS和TX-100水溶液的表面张力,得到了它们的临界胶束浓度以及饱和吸附量、分子截面积;采用电导法研究上述2种表面活性剂溶液的电导率曲线,仅得到SDS的临界胶束浓度。与电导法相比,表面张力法得到的表面活性剂性质信息更多,应用更广泛。该实验使学生加深理解不同电性表面活性剂临界胶束浓度的性质及测定方法,明确不同方法的优缺点,扩大知识面,同时也提高学生处理数据的能力,为学生今后进一步学习应用表面活性剂打下良好基础。     

十二烷基硫酸钠对甲烷水合物生成过程影响研究

根据甲烷水合物含气率高、分解速度慢等特性,提出利用高压注水技术和表面活性剂促进作用促使矿井瓦斯水合化以预防煤与瓦斯突出的思路。进行了3·6~12℃、7·82~12·26MPa条件下两种浓度体系(10mmol/L和0·3mmol/L)中十二烷基硫酸钠(SDS)对甲烷水合物作用效果的实验研究,结合水合物诱导时间、生成速度及含气率等计算对实验数据进行了分析,并运用表面张力法测得8℃时SDS溶液的临界胶束浓度(CMC)为2·5mmol/L。结果表明,高浓度体系对水合物生成速度、含气率的影响较之低浓度体系的更强,但是低浓度体系中水合物生成的诱导时间却较短,表面活性剂溶液浓度超过其CMC后对水合物的生成影响显著。     

表面活性剂浓度对泡沫堆积高度的影响及参数分析

基于实验方法,研究了表面活性剂浓度及相关参数对泡沫堆积高度的影响.实验结果表明:减小表面张力,增大气体表观速率有利于提高泡沫堆积高度;在一定范围内增大黏度有利于提高泡沫堆积高度,但黏度过大时泡沫堆积高度反而减小;当表面活性剂浓度超过临界胶束浓度(cmc)后,胶团稳定泡沫的作用不明显;当表面活性剂浓度超过"临界作用浓度"后,泡沫堆积高度迅速增大.通过回归试验数据,分别获得不同表面活性剂浓度范围内的泡沫堆积高度公式.     

无探针荧光光谱法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度

建立了无探针荧光光谱法测定表面活性剂临界胶束浓度(CMC)的新方法,测定了典型阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)在水溶液中的CMC,并与表面张力法和电导率法的测定结果进行了对比。结果表明,荧光光谱法样品用量少,测定的SDS的CMC与传统方法一致,说明采用无探针荧光光谱法能够测定一些物质的临界浓度。     

C12-m-C12型阳离子Gemini表面活性剂在煤沥青表面的润湿性

利用座滴法和电泳法研究了阳离子Gemini表面活性剂C₁₂-m-C₁₂·2Br^-(m=4、6、8、10)在煤沥青表面的润湿性质及吸附机理。结果表明, 表面张力均随表面活性剂浓度的增大而减小, 超过临界胶束浓度(CMC)后趋于平稳, 接触角θ和铺展系数S的变化趋势与表面张力类似; 在所研究浓度范围内,C₁₂-10-C₁₂型表面活性剂的γ_lg~cosθ曲线符合Zisman理论, 且侵湿功(W_i)与表面张力也呈线性关系; 煤沥青表面的Zeta电位随表面活性剂浓度的增加从负电变为正电,最后趋于平稳, 且零电位对应的浓度比CMC至少低一个数量级; C₁₂-8-C₁₂型Gemini表面活性剂能显著改变煤沥青表面的润湿性. 由Gemini表面活性剂在煤沥青表面润湿结果及Zeta电位可以看出, C₁₂-m-C₁₂型Gemini表面活性剂在煤沥青表面的润湿是静电作用和范德华吸附共同作用的结果; 润湿过程可分为三个阶段。     

系列十二烷基二甲苯基磺酸钠的合成与表面性能

以酰氯、邻二甲苯为原料,经傅-克酰基化反应、格氏反应、还原反应、磺化及中和5步反应,合成了6种结构明确的十二烷基二甲苯基磺酸钠异构体。用FT-IR、ESI-MS和1HNMR测试技术鉴定了中间产物和最终产物的结构。用滴体积法测定表面活性剂水溶液25℃时的表面张力,从而确定其临界胶束浓度,研究了支链结构对其表面性质的影响。6种表面活性剂(化合物Ⅰ～Ⅵ)的临界胶束浓度CMC(mmol/L)和表面张力γCMC(mN/m)分别为:Ⅰ0.25和30.00;Ⅱ0.50和28.21;Ⅲ0.79和28.10;Ⅳ1.00和27.01;Ⅴ2.00和26.41;Ⅵ2.50和26.40。结果表明,随着苯环由边缘移动至长链烷基的中间,表面活性剂的CMC增高,γCMC减小。     

两性表面活性剂与阴离子聚丙烯酰胺复配体系的抗盐性

通过单因素实验分析两性表面活性剂浓度、无机盐浓度及pH值对聚丙烯酰胺复配体系黏度的影响规律,应用SPSS软件对均匀实验结果进行非线性回归,得到复配体系黏度与聚合物浓度、两性表面活性剂浓度及无机盐浓度的定量关系式,进而理论分析了各因素对复配体系抗盐性的影响规律.结果表明,当两性表面活性剂的浓度低于临界缔合浓度(CAC)时,复配体系的黏度变化不大;当其浓度高于CAC后,随着浓度的增加,体系黏度急剧增大;当其浓度达到聚合物饱和浓度(PSP),复配体系黏度达到最大值;当再进一步加入表面活性剂时,聚集体间的网状结构将被破坏,从而使体系黏度逐渐降低;无机盐对复配体系的作用具有双重性,低浓度盐将促使体系黏度升高,中高浓度盐则会导致体系黏度降低;不同pH值条件下,复配体系的抗盐能力顺序为碱性(pH=11.4)＞酸性(pH=2.8)＞中性(pH=7).     

N-(2-羟基丙基)全氟辛酰胺起泡剂的合成及表面活性

以全氟辛酸和异丙醇胺为主要原料,在不同条件下利用脂肪酸法合成了非离子型氟碳发泡剂N-(2-羟基丙基)全氟辛酰胺。 分别采用红外光谱法和核磁共振波谱法对产物结构进行了表征,并通过与十二烷基硫酸钠（SDS）的比较,综合评价了产物的起泡能力、泡沫稳定性、抗盐性及表面张力。 实验结果表明,合成产物的泡沫综合值能达到SDS的1.6倍以上;其抗盐性较强,无机盐离子的浓度对产物发泡性的影响并不十分明显;合成产物最低可使水的表面张力降至9.275 mN/m,并且在较低的使用浓度下产物降低表面张力的能力仍远强于SDS。 关联合成产物结构与性能的关系可知,产物中氢键的种类及数量、酰胺类物质的含量对其性能的影响较为明显。     

基于丙二酰胺的不对称双子表面活性剂的合成及其乳化性能

将二(3-二甲氨基丙基)丙二酰胺分别与溴代十六烷和溴代十四烷反应,生成的季铵盐化产物经丙酮-乙腈重结晶,得到含丙二酰胺基的不对称阳离子双子(Gemini)表面活性剂(命名为16-9-14),总收率为45.9%(以溴代十六烷计);利用红外光谱和核磁共振谱表征了合成产物的结构,采用电导法测定了其临界胶束浓度(CMC),采用滴体积法测定了其临界张力(γCMC),进而初步探讨了其发泡沫性能和乳化性能.结果表明,合成的Gemini表面活性剂的CMC为1.57×10-4 mol/L,γCMC为38.45mN/m;其发泡性能和乳化性能优于相应的单子表面活性剂.     

表面活性剂胶束化物理化学性质研究

通过电导法考查温度和盐浓度对十二烷基硫酸钠(SDS)临界胶束浓度(CMC)的影响,研究表面活性剂形成胶束过程的物理化学性质。根据拟相分离模型求得胶束化热力学函数,并讨论体系电导活化能随温度和SDS浓度变化关系。结果表明:SDS的CMC随温度升高而增加,随氯化钠浓度增大而减小。在热力学上SDS在水溶液中形成胶束是一个自发、放热、熵增的过程;在动力学上,SDS溶液电导率与温度关系符合Arrhenius公式,通过电导活化能信息可揭示离子型表面活性剂形成胶束的机理特征。     

季铵盐阳离子型双子表面活性剂的合成及其表面活性

以二甲基长链烷基叔胺和1,5-二溴戊烷为起始原料合成了系列不同疏水烷基长度的阳离子型双子表面活性剂m-5-m(m=8, 12, 16).对其表面活性进行了初步研究,结果表明:所合成的系列产物都具有较好的表面活性,其中16-5-16具有最低的临界胶束浓度(CMC 0.289 mmol·L-1);随着疏水烷基链的增长,表面活性剂的CMC显著降低.对应的表面张力(γCMC)则随m的增加先降低,后增高,当疏水链为12个碳时为最低值;8-5-8的表面活性最差.     

同步荧光光谱法测定十二烷基苯磺酸钠的临界胶束浓度

采用表面张力、电导率、紫外可见吸收光谱、恒波长同步荧光光谱法分析了典型阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠在水溶液中的临界胶束浓度（CMC）。 结果表明,同步荧光光谱法测定CMC时的样品用量少,检测灵敏度高,具有较高的准确性;测定的十二烷基苯磺酸钠的第一临界胶束浓度和第二临界胶束浓度分别为1.48和6.90 mmol/L,与传统的表面张力法和电导率法的测定结果一致。 验证了同步荧光光谱法测定表面活性剂CMC的可靠性。     

新型聚合硼酸酯表面活性剂PBE的合成及其性能

以偶氮二异丁腈为引发剂,用N-羟甲基丙烯酰胺、硼酸三乙酯和N,N-二羟乙基十二烷基胺直接聚合合成了新型聚合硼酸酯表面活性剂PBE。采用红外光谱、核磁共振和凝胶色谱测试技术对其进行了结构表征;考察了PBE及其硼酸酯单体MBE的抗水解性、热稳定性、乳化力等性能,并由表面张力测定研究了PBE在不同溶液pH值下的表面性质。结果表明,由直接聚合合成反应,经提纯后可得白色或淡黄色固体粉末PBE,反应收率为77.2%,产物重均分子量可达Mw=28400g/mol。PBE抗水解性能强,热分解温度可达320℃,稳定性相比单体MBE有所提高。PBE的HLB值在10~13,其对石蜡油、松节油、甲苯和石油醚的乳化力明显优于单体MBE和乳化剂Tween-85。在25℃时,随溶液pH值的增大,PBE临界胶束浓度CMC明显降低,pH值在6~7时,CMC降低幅度最大,但溶液pH对γCMC影响较小;其中pH=7时,PBE临界胶束浓度CMC达到0.12g/L,γCMC为31.2mN/m,其表面活性与常规低分子量表面活性剂的应用水平相似,而优于聚乙烯醇、聚氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物Pluronic104等常规高分子表面活性剂。     

稳态荧光探针法测定三聚季铵盐表面活性剂的胶束聚集数

以芘为荧光探针, 十六烷基氯化吡啶(CPC)为猝灭剂, 以芘的饱和水溶液为溶剂配制表面活性剂溶液, 根据芘的荧光强度之比I1/I3随表面活性剂水溶液浓度的变化, 测定了三聚季铵盐表面活性剂CTTTA的cmc值, 测定值与表面张力法测定的cmc值一致；当猝灭剂CPC的浓度取0.1~0.3 mmol·L-1范围时, 用稳态荧光探针法测定了CTTTA的胶束聚集数. 实验数据表明, 表面活性剂溶液浓度为6~10倍cmc时, 胶束聚集数N随表面活性剂浓度增大而线性增大, 并用外推法得到CTTTA的临界胶束聚集数.     

新型双生阳离子季铵盐的合成及其表面活性

以草酸、十二烷基二甲基胺和环氧氯丙烷为原料,合成了一种新型的双酯类双生阳离子季铵盐表面活性剂———3,3'-二(N,N-二甲基十二烷基氨基)-乙二酸甘油二酯(1),其结构经1H NMR和IR表征。利用表面张力法测得1的临界胶束浓度及其对应的表面张力分别为2.16×10-4mol·L-1和35.7 mN·m-1。界面活性测试结果表明,1的发泡力和稳泡性数值分别为1.30和0.923;1相对于10#机油的增溶力及相对于煤油的乳化力均比传统表面活性剂十八烷基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基氯化铵高。