本文从分子设计角度,为满足表面活性剂的驱油要求,确定合成疏水链和亲水基固定的联接基团结构不同的Gemini表面活性剂。以1,2-环氧十四烷烃和短碳链二醇为原料,经过开环、硫酸化和中和反应,成功合成了6种纯度高、结构明确的联接基团不同的硫酸盐型Gemini表面活性剂。反应中间体和产物均通过核磁共振氢谱、傅里叶红外光谱、电喷雾质谱等分析手段进行了结构鉴定。用合成的系列硫酸盐型Gemini表面活性剂作为模型化合物,研究其结构与性能的关系。主要研究内容和结论如下:通过测定硫酸盐型Gemini表面活性剂在纯水和一定离子强度水溶液中的表面张力,研究了其在水/空气界面的吸附行为,考察了温度、电解质等因素对吸附行为的影响。通过表面张力随浓度变化的γ-lgC曲线,获得临界胶束浓度(cmc)、临界胶束浓度下的表面张力(γcmc)、降低表面张力的效率(pC20)、最大吸附量(Γmax)和标准吸附自由能0? Gad等物化参数。结果表明,相对于传统表面活性剂,硫酸盐型Gemini表面活性剂具有很好的降低表面张力效率的能力,其cmc在10-5-10-6mol/L数量级,? Ga0d的绝对值很高,表面活性剂分子更易吸附在气/液界面上。联接基团链短的、微弱亲水性(能与水形成氢键)的疏水柔性基团的Gemini表面活性剂的γcmc最小。联接基团的亲水亲油性对表面吸附性质有重要影响。无机盐电解质的加入,中和了亲水基的部分电荷,削弱了吸附层中的静电排斥力,分子间的有序结构得到了加强,使得表面活性剂分子间相互吸引作用增强,表面活性增强。温度的变化会影响胶束的形成,从而改变水溶液的表面性质。测定了联接基团为EO的Gemini表面活性剂的动态表面张力,采用Rosen经验方程分析计算,得到了动态表面张力参数,进一步考察了联接基团不同的Gemini表面活性剂分子在气/液界面的吸附动力学行为。研究结果表明,随着联接基链的增长,t *值增大,n值增大,R1/2值减小,即分子在体相中的扩散减慢,吸附到溶液表面上的能力增强,动态表面活性降低。利用泡沫扫描仪测定了硫酸盐型Gemini表面活性剂的泡沫性能,考察了表面活性剂的分子结构、浓度、温度、以及无机盐电解质、聚合物和脂肪醇添加剂等因素对起泡性能和泡沫稳定性能的影响。实验发现,常温下此类表面活性剂有很好的起泡能力和泡沫稳定性。联接基结构的变化,或者外界条件的改变,本质都是改变了表面活性剂分子在泡沫表面膜上排列的疏密程度,从而影响了泡沫性能。测定了硫酸盐型Gemini表面活性剂与正构烷烃、原油体系的界面张力,考察了表面活性剂浓度、联接基团结构和无机盐对界面张力的影响。界面张力扫描发现,此体系Gemini表面活性剂的最小烷烃数为12,联接基团的结构对其不构成影响;硫酸盐型Gemini表面活性剂具有良好的耐盐性能。T2E1和T2H1有很高的界面活性,与孤岛东区原油体系的界面张力可以达到10-4mN/m。选择T2E1作为驱油用表面活性剂,考察了其在油砂中的静态吸附性能和热稳定性能,岩心驱油实验表明,其提高采收率可达16.3%。