Gemini表面活性剂是提高表面活性的一个重要突破,为实际应用开辟了新途径,极具商业开发价值,在解决生产成本问题以后,它必将在许多领域取代传统单链表面活性剂。 本文对Gemini表面活性剂进行了较全面的综述,分析了Gemini表面活性剂在研发中存在的问题,提出本文的选题思想和研究技术路线,其主要研究内容及研究结果如下: 1、用长链烷基叔胺、环氧氯丙烷、浓盐酸一锅煮的简便方法合成了疏水链分别为十二、十四、十六碳的阳离子Gemini表面活性剂,同时用长链烷基叔胺和1,3-二氯-2-丙醇一锅煮的方法合成了上述三种Gemini表面活性剂;用核磁、红外及元素分析等方法表征了样品结构。 2、以十二碳的阳离子Gemini为例,用正交优化法获得最佳合成工艺条件分别为:(1)环氧氯丙烷法: 反应物最佳配比为n(叔胺):n(浓盐酸):n(环氧氯丙烷)=2.2:1.1:1.0,待长链叔胺和盐酸充分反应后再加环氧氯丙烷,在乙醇溶液中回流反应16h;(2)1.3-二氯-2-丙醇法:叔胺和1.3-二氯-2-丙醇摩尔配比为2.4:1.0,在正丙醇溶液中回流反应30h。研究表明,前一种方法优于后者;与文献报道相比,明显缩短了反应时间,简化了操作流程。 3、用氯磺酸将Gemini连接链中的羟基硫酸化,再用NaOH中和,得到三亲水头基、两疏水链的两性Gemini;用红外、质谱和元素分析等手段对产物结构进行了表征。 4、用正交优化法筛选出两性Gemini硫酸化的最佳合成条件为:反应物最佳配比n(Gemini):n(氯磺酸):1.0:1.3,反应时间4h,反应温度30℃。 5、用吊环法测定了两性Gemini表面活性剂的临界胶团浓度CMC和表面张力γCMC,显示其表面性能优异;测试了文中两个系列表面活性剂的溶解性、乳化能力、增溶能力、抗硬水性能和不同温度下的增比粘度,展示了其在三次采油等领域的应用前景。