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联结基对磺酸盐型双子表面活性剂界面行为及泡沫稳定性的作用机制（二）
来源：石油学报(石油加工) 浏览 11 次 发布时间:2026-01-21
1.2.2 D2Cn系列表面活性剂的结构确认
D2Cn 系列表面活性剂 FT-IR谱中各主要特征吸收峰的波数列于表1，ν为伸缩振动，δ为弯曲振动。 D2Cn 系列表面活性剂的 1H-NMR谱中各质子的化学位移 δ列于表 2，DMSO为溶剂，TMS为内。
表1 双子表面活性剂 D2Cn 的FT-IR谱的特征吸收峰的波数
| 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 双子表面活性剂的1H-NMR谱中各质子的化学位移
| 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系列双子表面活性剂的性能评价
1.3.1 表面活性的测定
(1)电导法
用DDS-11D型电导率仪测定表面活性剂水溶液的电导率，并以摩尔电导率对浓度作图，曲线拐点所对应的浓度即为此种表面活性剂的临界胶束浓度CMC-1。
(2)吊环法
采用吊环法(GB 5549-90)，用ZL-2型表面张力仪测定表面活性剂水溶液的表面张力γ，根据该试样溶液的浓度C，绘制γ-logC曲线，得出试样的临界表面张力 γCMC 和临界胶束浓度 CMC-2。
1.3.2 界面活性的测定
芬兰Kibron dIFT双通道动态界面张力仪测定辽河金马脱水原油(密度0.9415g/cm3)在所制备的双子表面活性剂存在下的油-水界面张力。
1.3.3 泡沫性能的测定
在室温条件下，将200mL待测溶液倒入混调器中，恒定转速混调60s后将液体及泡沫倾注到1000mL量筒中，记录初始的起泡体积(V0)及析出基液为100mL时的时间(即泡沫半衰期 t1/2)。
2 结果与讨论
2.1 D2Cn系列双子表面活性剂的表面活性
4种D2Cn 表面活性剂与2种传统单基表面活性剂SDBS、SDS的表面活性参数列于表3。
表3 D2Cn系列的表面活性参数
| 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
从表3可以看出，利用吊环法测定的临界胶束浓度CMC-2与电导法测量的临界胶束浓度CMC-1基本一致。与传统表面活性剂相比，D2Cn的表面张力差别不大，但临界胶束浓度CMC降低了1~2个数量级，p C20 也高出许多，显示了较高的表面活性。这主要是因为D2C中，2个离子头基靠联结基通过化学键连接，因此连接紧密，更容易产生强相互作用，不仅增强了碳氢链的疏水结合力，而且离子头基间的排斥倾向受制于化学键力而被大大削弱。另外，2个离子头基间的化学键连接不破坏其亲水性，从而为双子表面活性剂的广泛应用提供了基础。
的联结基团会增大水溶液中胶团的表面Gibbs能，导致胶团结构不稳定，不利于胶束的形成，所以CMC值会增加。同时， γCMC 亦随着联结基团长度的增加而增大。当双子表面活性剂吸附在气-水界面时，若联结基团较短(小于静电斥力的平衡距离)，由于离子头基间静电斥力的作用，尽管处于完全伸展状态，但每个分子在气-水界面的吸附面积仍然较小;若联结基团增长，也增大了每个分子在气-水界面的吸附面积，使之更易达到饱和吸附，即减少了表面活性剂分子在气-水界面上的饱和吸附量，从而使得表面张力随着联结基团长度的增加而增大。
从表3还可看出，联结基长度对D2C表面活性剂的CMC、 γCMC 值的影响趋势与直链疏水链型双子表面活性剂的相同，随着联结基长度的增加，CMC值逐渐增加。疏水基为仲辛基时，本身的空间位阻效应较大，随着联结基团中亚甲基数目的增加，空间位阻效应愈加显著，暴露在胶团内核表面