双子表面活性剂的应用研究进展

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1、双子表面活性剂的应用研究进展双子(gemini)型表面活性剂是一组性能优异的表面活性剂，其分子是由两个普通单链单头基表面活性剂分子在头基处通过联接基团以化学键连接而成。其中联接基团可以是聚亚甲基、聚氧乙烯基、聚氧丙烯基，也有刚性的或杂原子的基团。极性基团可以是阳离子型、阴离子型、非离子型。虽然大多数的gemlm表面活性剂结构对称，含有两个相同的极性基团，但含有不对称结构的gemlm表面活性剂也有报道，李刚森等[1]就研制出含有三个或三个以上极性基团或烷基链的多聚表面活性剂。Gemini型表面活性剂分子的这种结构使其明显地表现出更易在气液表面上

2、吸附，更有效地降低表面张力，更好地复配协同效应，更低的Kraff点，更易聚集生成胶团，更好的润湿性，昆好钙皂能力等普通表面活性剂不具备的独特优势[2]。1Gemini表面活性剂的研究现状及其性质1971年，Bunton等[3]首次合成了一类阳离子型gemini表面活性剂：烷基-a，w-双二烷基双甲基烷基溴化铵，并对它们的表面活性和临界胶束浓度进行了研究。1990年，Zhu等[4]合成出了阴离子型gemini表面活性剂。1991年美国Emory大学的Menger等合成了以刚性间隔基联接离子头基的双烷烃链表面活性剂，并命名为gemlm型表面活性剂

3、。此后对双子表面活性剂的研究及新型结构的双子表面活性剂不断被报道。各国已对gemini表面活性剂做了大量的研究工作，并合成了许多新型gemini表面活性剂，如：不对称型、无公害双糖型、阳离子（季铵盐）和阴离子（磷酸盐）的两性型。1999年赵剑曦[5]对国外gemini表面活性剂的研究做了系统的综述，引起了国内相关研究单位的重视。与传统表面活性剂相比较，gemini表面活性剂具有很多优良性能：很高的表面活性，很低的Krafft点和很好的水溶性；在降低水的表面张力方面表现出更高的效率，与传统表面活性剂（尤其是非离子型表面活性剂）复配时能产生较强的

4、协同效应；独特的流变性能；更强的降低油水界面张力的能力；良好的钙皂分散性能，润湿性能；对油的增溶能力更强；对皮肤的刺激性更小等。近年来gemini表面活性剂已成为国内外胶体和界面化学的研究开发热点和重点，被誉为“新一代表面活性剂”的突出代表[6]。2Gemini表面活性剂的应用2.1制备新材料由于gemini表面活性剂具有高表面活性和能在溶剂中形成不同聚集态的超分子结构等特性，可应用于一系列介孔材料、聚合物材料、纳米材料和助催化材料的制备，为多学科交叉创造条件[7]。如介孔硅胶材料的制备，纳米级孔径分子筛材料的制备。同时，在纳米材料制备时反相

5、胶束技术的应用也引起了人们极大的兴趣。反相胶束的“水池”为纳米空间，在一定条件下胶束具有稳定小尺寸的特性，即使破裂也能够重新组合，被誉为“智能反应器”[8-9]。但目前对gemini表面活性剂在材料合成方面的研究相对较少，应进一步探索gemini表面活性剂分子间弱相互作用力的协同规律，研究和开发新型的双子表面活性剂，如两疏水链．长度不对称、正负离子头基、离子非离子头基等杂双子表面活性剂，进而设计具有新型结构和功能的分子有序聚集体，为新材料的合成提供新的思路[7]。2.2石油工业用助剂2.2.1三次采油近年来，gemml表面活性剂因其优异的性能

6、在三次采油中展现出了广阔的应用前景。目前国内许多研究人员[10-13]对gemini表面活性剂用于三次采油都进行了一些研究，合成出了可作为油田驱油剂使用的gemlm表面活性剂，探讨其在三次采油领域应用的可行性。周雅文等[14]提到我国应用在三次采油上的阴离子gemini表面活性剂有羧酸盐、硫酸盐、磺酸盐型。其中磺酸盐阴离子表面活性剂应用最广。磺酸盐阴离子表面活性剂除了具有浊点高，在砂岩表面上吸附少，界面活性高，耐温性能好等优势外，成本较低也使其具有较优的经济效益。因此，磺酸盐阴离子gemini表面活性剂也是在所有阴离子gemini表面活性剂中

7、最备受关注的。刘必心等[15]提到与传统表面活性剂相比，阳离子型gemini表面活性剂兼有聚合物和传统表面活性剂两种驱替剂的性能，在油田的三次采油应用中具有极大的潜在应用前景。2.2.2油田杀菌油田钻井及二次、三次采油需要大量的回注水，回注水主要来自采油区的地下水和油水分离水，这些水中含有大量的细菌及营养物质，其中对油田危害最大的细菌是硫酸盐还原菌(SRB)和腐生菌(TGB)。阳离子gemini表面活性剂因其分子中具有2个长链疏水基团，且头基具有较高的电荷密度而具有优异的杀菌效能，近年来受到广泛的关注[16]。国内许多研究人员[17-20]对

8、此进行了深入研究，开发出了许多新型的具有杀菌效能的gemml表面活性剂。2.2.3油田用压裂液刘忠运等[21]提到gemini表面活性剂因其独特的流变性，显示其在黏