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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（三）
来源：石油学报(石油加工) 浏览 3 次 发布时间:2026-01-21
2.2 D2Cn系列表面活性剂的界面活性
用旋滴法测量了辽河原油分别加入4种D2Cn 水溶液后的油-水界面张力，并与油田常用的表面活性剂PS、AOS作比较，结果列于表4。表中所列数据均是油-水界面张力动态曲线上的最低值。
表4 辽河原油分别加入4种 D2Cn 水溶液后的油-水界面张力
| Surfactant | γ/(mN·m-1) | |||
|---|---|---|---|---|
| 0.1% Surfactant | 0.3% Surfactant | 0.1% Surfactant+0.5% Na2CO3 | 0.3% Surfactant+0.5% Na2CO3 | |
| PS | 0.2071 | 0.2682 | 0.0943 | 0.0773 |
| AOS | 0.3090 | 0.3131 | 0.0971 | 0.1022 |
| D2C2 | 0.1022 | 0.1082 | 0.0571 | 0.0621 |
| D2C4 | 0.1822 | 0.1423 | 0.1032 | 0.0811 |
| D2C6 | 0.1533 | 0.1792 | 0.0841 | 0.1352 |
| D2C8 | 0.1151 | 0.1642 | 0.0332 | 0.0451 |
由表4可以看出，辽河原油加入D2Cn水溶液后的油-水界面张力均低于加入油田常用表面活性剂PS、AOS的，表明D2C系列的界面活性高。在实验采用的4种双子表面活性剂及4种不同用量中，质量分数为0.1%、加碱质量分数为0.5%的D2C界面活性最高。
由表4还可知联结基对D2Cn系列界面活性影响的趋势，即随着联结基团长度的增加，体系油-水界面张力先增加后降低。这是因为当其联结基团较短时(如D2C2，D2C4)，长度小于斥力所造成的2个离子头基间的平衡距离，联接基团链被完全拉直，其空间位阻随基团长度增加而增大，表面活性剂分子在油-水界面排列比较疏松，因此界面活性降低;当其联结基团长度较长时(如D2C6，D2C8)，长度大于2个离子头基间的平衡距离，联接基团将卷曲，柔性增强，表面活性剂分子在油-水界面的排列更紧密，降低界面张力的能力增强
2.3 D2Cn系列表面活性剂的泡沫性能
常温下4种D2Cn 质量分数为0.2%的水溶液的初始起泡体积与泡沫半衰期列于表5。
表5 D2C系列水溶液的初始起泡体积(V0)与泡沫半衰期(t1/2)
| Surfactant | V0/mL | t1/2/s |
|---|---|---|
| SDBS | 390 | 90 |
| SDS | 900 | 421 |
| D2C2 | 1070 | 453 |
| D2C4 | 1060 | 483 |
| D2C6 | 980 | 381 |
| D2C8 | 920 | 306 |
一般来说，当表面活性剂分子中的非极性基为芳香基时，由于其分子形状的不规则，如果不掺加稳泡剂，则起泡小，稳泡性差。但由表5可知，D2Cn系列表面活性剂分子中虽然带有芳香基，但起泡性能及泡沫稳定性却大大提高，这主要是因为D2Cn系列的疏水基为仲辛基，支化度较高，表面活性大，容易起泡的缘故。
由表5可知，联接基长度对支链疏水链型双子表面活性剂泡沫半衰期的影响趋势与文献报道的直链疏水链型双子表面活性剂的有所不同。随着联结基中亚甲基数目的增多，初始起泡体积降低，泡沫半衰期先增加后降低。这主要是因为表面活性剂的起泡能力与其表面张力密切相关，故初始起泡体积与表面张力的变化趋势一致，随着联结基的增长而降低;泡沫的稳定性则取决于液膜的强度及液膜的排液速率，当其联结基团较短时(如D2C2、D2C4)，联结基长度的增加有利于离子头基间的静电斥力减少，联接基团的柔顺性增加，表面活性剂分子在气-液界面的排列更紧密，液膜强度增大。当联结基长度继续增加时(如D2C6，D2C8)，疏水链本身为高度支化的碳链，整个分子的空间位阻成为影响分子在界面排列的主要因素，分子排列疏松，液膜强度下降，泡沫稳定性降低。
温度会影响表面活性剂溶液的初始起泡体积和泡沫半衰期。不同温度下D2C质量分数为0.2%的水溶液的初始起泡体积和泡沫半衰期随温度的变化分别见图1、图2。
图1 温度对 D2Cn 系列水溶液初始起泡体积(V0)的影响
图2 温度对D2C系列水溶液泡沫半衰期(t1/2)的影响
由图1和图2可知，随着温度的升高，D2C水溶液的初始起泡体积先增加，在60℃达到最大值后又有所下降，但是上升和下降的幅度不大;随着温度的上升，D2C水溶液的泡沫半衰期显著下降。这是由于在一定的温度范围内，随着温度的升高，液体膨胀，分子间距离增大，表面活性剂分子动能增加，易摆脱水的束缚逃逸到水面，表面吸附量增加，起泡能力增强。另外，泡沫在低温和高温下的衰变过程不同。低温时，主要是气体扩散过程;高温时，由于最上面的泡膜上侧总是向上凸的，这种弯曲面有利于蒸发，温度越高蒸发越快，液膜越来越薄，最后自行破灭，因此泡沫破灭由顶端开始。从起泡体积和泡沫半衰期随温度的变化曲线来看，D2C系列中D2C2的变化趋势最为平缓，即抗温能力最好。
3 结论
(1)合成了疏水链带支链、不同联结基的磺酸盐型双子表面活性剂D2C。
(2)与传统单基表面活性剂相比，D2Cn的CMC降低了1~2个数量级。D2Cn的γCMC与CMC值均随其分子中联结基长度的增加而增大。辽河原油加入D2Cn后的油-水界面张力随D2Cn中联结基长度的增加先增加后降低。
(3) D2Cn 系列双子表面活性剂具有良好的泡沫性能。随着D2C的联结基长度的增加，其水溶液初始起泡体积降低，泡沫半衰期先增加后降低，影响趋势与含直链疏水链的双子表面活性剂有所不同。 D2Cn 系列表面活性剂在 60°C 时起泡体积最大，泡沫半衰期随温度的升高而显著降低，D2C2的泡沫耐温性最好。