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聯結基對磺酸鹽型雙子表面活性劑界面行為及泡沫穩定性的作用機制（二）
來源：石油學報(石油加工) 瀏覽 28 次 發布時間:2026-01-21
1.2.2 D2Cn系列表面活性劑的結構確認
D2Cn 系列表面活性劑 FT-IR譜中各主要特征吸收峰的波數列于表1，ν為伸縮振動，δ為彎曲振動。 D2Cn 系列表面活性劑的 1H-NMR譜中各質子的化學位移 δ列于表 2，DMSO為溶劑，TMS為內。
表1 雙子表面活性劑 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 雙子表面活性劑的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系列雙子表面活性劑的性能評價
1.3.1 表面活性的測定
(1)電導法
用DDS-11D型電導率儀測定表面活性劑水溶液的電導率，并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面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型表面張力儀測定表面活性劑水溶液的表面張力γ，根據該試樣溶液的濃度C，繪制γ-logC曲線，得出試樣的臨界表面張力 γCMC 和臨界膠束濃度 CMC-2。
1.3.2 界面活性的測定
芬蘭Kibron dIFT雙通道動態界面張力儀測定遼河金馬脫水原油(密度0.9415g/cm3)在所制備的雙子表面活性劑存在下的油-水界面張力。
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后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系列雙子表面活性劑的表面活性
4種D2Cn 表面活性劑與2種傳統單基表面活性劑SDBS、SDS的表面活性參數列于表3。
表3 D2Cn系列的表面活性參數
| 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。與傳統表面活性劑相比，D2Cn的表面張力差別不大，但臨界膠束濃度CMC降低了1~2個數量級，p C20 也高出許多，顯示了較高的表面活性。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制于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，從而為雙子表面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面Gibbs能，導致膠團結構不穩定，不利于膠束的形成，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。當雙子表面活性劑吸附在氣-水界面時，若聯結基團較短(小于靜電斥力的平衡距離)，由于離子頭基間靜電斥力的作用，盡管處于完全伸展狀態，但每個分子在氣-水界面的吸附面積仍然較小;若聯結基團增長，也增大了每個分子在氣-水界面的吸附面積，使之更易達到飽和吸附，即減少了表面活性劑分子在氣-水界面上的飽和吸附量，從而使得表面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表面活性劑的CMC、 γCMC 值的影響趨勢與直鏈疏水鏈型雙子表面活性劑的相同，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，暴露在膠團內核表面