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摘 要：本文的目的是探究不同碳链长度的烷基三甲基氯化铵烷系列阳离子季铵盐型表面活性剂对界面性质的作用规律，以及复配时对界面性质的影响。通过实验，研究了不同链长的阳离子季铵盐表面活性剂对界面性质的作用，并通过添加阳离子季铵盐Gemini型表面活性剂来研究复配后对界面性质的作用。
关键词：双子/孪连型表面活性剂 阳离子型表面活性剂 界面张力 表面活性剂的复配
对于单一表面活性剂的作用，理论认为主要是由于分子同时具有亲水/憎水基团，从而能降低油水界面张力，改善界面条件；但是在复配之后，由于复配方法的多元化，对于不同的复配结构，理论认为，结构不同的表面活性剂组的复配体系形成了多种多样的体相缔合结构，有些缔合结构可以使表面张力降低到超低值[1]，而复配之后的理论解释也因此各有不同。
一、实验
1.仪器与药品
试剂：质量浓度70%的十二烷基三甲基氯化铵 (DTAC)，50%的十六烷基三甲基氯化铵 (CTAC)，50%的十八烷基三甲基氯化铵 (STAC)，50%的Gemini型阳离子季铵盐；去离子水，中国石油大学（华东）化学化工学院提供。
仪器：电子天平（精确度0.001g），0.5mL（精度0.002mL）移液管1支，100mL具塞锥形瓶5~6个，洗耳球1个。
2.测量方法
采用滴体积法来取得公式1-2中的各个变量的实验值
……………………1-2
式中 ——表面/界面张力mN/m；
V ——每滴液体的体积cm3；
——每滴液体的密度g/cm3；
g ——重力加速度，981g/cm3；
r ——滴管头部有效半径cm；
f ——校正系数[2]。
f是关于r/V1/3的一个函数，Harkins和Brown通过数学分析等方法[3]，做出了f-r/V1/3的关系曲线，并经过后人的努力，得到了关于二者的数据表。
二、表面活性剂浓度对界面活性的影响
图1界面张力的变化规律显示，最低张力排序为十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、Gemini、十二烷基三甲基氯化铵；效率排序则为十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、Gemini。产生这种差别的原因归结为是界面性质的差别造成的。
通过对比单一表面活性剂一定浓度时的界面张力的大小，可以知道，一定碳链长度范围内，碳链越长，界面张力越小。
三、混合后的界面性质
1.复配比例对界面性质的影响
1.1Gemini和十二烷基三甲基氯化铵烷复配比例对界面活性的影响
图2显示了复配以后，二者产生了较为明显的协同效应。观察图2可以看到界面张力由小到大的顺序为2:1、1:1和1:2，复配效果明显好于单独使用是的效果，这说明复配有一个最佳比例，可以使界面张力出现一个最小值。从效率方面来说，复配以后，浓度越高，效率越高，在复配时总浓度较低时，复配的优势不明显，对界面性质的影响也不明显。
注：图例中811代表Gemini和十八烷基三甲基氯化铵复配1:1；其它的类推。8代表单一的十八烷基三甲基氯化铵。
1.2Gemini和十六烷基三甲基氯化铵烷复配比例对界面活性的影响
图2显示出Gemini和CTAC的比例不同时，随着Gemini的量的增加，同一浓度下，界面张力不断增加。说明Gemini在和CTAC的复配过程中，二者互相抑制。分析认为，由于碳链的增加导致Gemini在和十六烷基三甲基氯化铵复配时，显示出互相抑制的效果。可以推出是由于碳链的增长造成的。
1.3Gemini和十八烷基三甲基氯化铵复配比例对界面活性的影响
图2显示了STAC与Gemini的复配效果图， 1:1时，表面活性的各项指标都比较差，但是1:2和2:1时的就比较的接近，可以推理出在复配过程中，表面活性随Gemini的增多，先变差，后变好，在某一浓度时，会达到最差效果。但是就表面活性剂的作用效率来看，复配以后的效果介于单独使用STAC和Gemini之间的效果，整体上，Gemini和STAC是一种互相抑制作用。
2.复配浓度对界面性质的影响
2.1Gemini和十二烷基三甲基氯化铵复配体系浓度对界面活性的影响
图2显示复配浓度增加时界面张力可以达到更低的值，而且复配之后，达到相同低的界面张力所需的质量浓度比单一时的要低许多。但在降低张力的迅速程度上，没有单一时的效果明显。
2.2Gemini和十六烷基三甲基氯化复配体系浓度对界面活性的影响
图2 显示出浓度的增加使界面张力逐渐降低，并且其趋势和单独使用时的近似；复配的最低界面张力介于单独使用Gemini和CTAC之间，并且浓度对最低界面张力的降低效果不明显。对于见效快慢这方面的对比发现，复配以后和复配之前的效果接近。
2.3Gemini和十八烷基三甲基氯化铵复配体系浓度对界面活性的影响
图2显示的规律，一定浓度范围内，浓度升高，界面张力会随之降低。并且，由图中可以看到，复配与单一使用时，界面张力的斜率近似一致，这说明在效率方面，复配并没有起到作用。
四、结论
1.本文中的Gemini和同类型不同链长的阳离子型表面活性剂复配，效果略有不同，但随着烷基季铵盐的链长的增加，规律呈现出一致性。
2.复配时，比例不同，对界面性质的影响也不同，这种不同除了与比例有关外，还和碳链的长短、表面活性剂浓度等有关。
3.从提高原油采收率角度分析，提高表面活性剂的效率和效果是必须的；但从油藏的角度分析，降低界面张力可能导致波及系数的减小，从而导致原油的采出程度较低，所以，如何在降低界面张力和提高波及系数方面作出衡量，这个因素仍有待研究。
参考文献：
[1]叶仲斌，等.表面活性剂复配体系对正构烷烃/水界面张力的协同作用研究.
[2]GB11985-89中华人民共和国国家标准 表面活性剂 界面张力的测定 滴体积法
[3]赵国玺.《表面活性剂物理化学》.北京大学出版社.
关键词：双子/孪连型表面活性剂 阳离子型表面活性剂 界面张力 表面活性剂的复配
对于单一表面活性剂的作用，理论认为主要是由于分子同时具有亲水/憎水基团，从而能降低油水界面张力，改善界面条件；但是在复配之后，由于复配方法的多元化，对于不同的复配结构，理论认为，结构不同的表面活性剂组的复配体系形成了多种多样的体相缔合结构，有些缔合结构可以使表面张力降低到超低值[1]，而复配之后的理论解释也因此各有不同。
一、实验
1.仪器与药品
试剂：质量浓度70%的十二烷基三甲基氯化铵 (DTAC)，50%的十六烷基三甲基氯化铵 (CTAC)，50%的十八烷基三甲基氯化铵 (STAC)，50%的Gemini型阳离子季铵盐；去离子水，中国石油大学（华东）化学化工学院提供。
仪器：电子天平（精确度0.001g），0.5mL（精度0.002mL）移液管1支，100mL具塞锥形瓶5~6个，洗耳球1个。
2.测量方法
采用滴体积法来取得公式1-2中的各个变量的实验值
……………………1-2
式中 ——表面/界面张力mN/m；
V ——每滴液体的体积cm3；
——每滴液体的密度g/cm3；
g ——重力加速度，981g/cm3；
r ——滴管头部有效半径cm；
f ——校正系数[2]。
f是关于r/V1/3的一个函数，Harkins和Brown通过数学分析等方法[3]，做出了f-r/V1/3的关系曲线，并经过后人的努力，得到了关于二者的数据表。
二、表面活性剂浓度对界面活性的影响
图1界面张力的变化规律显示，最低张力排序为十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、Gemini、十二烷基三甲基氯化铵；效率排序则为十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、Gemini。产生这种差别的原因归结为是界面性质的差别造成的。
通过对比单一表面活性剂一定浓度时的界面张力的大小，可以知道，一定碳链长度范围内，碳链越长，界面张力越小。
三、混合后的界面性质
1.复配比例对界面性质的影响
1.1Gemini和十二烷基三甲基氯化铵烷复配比例对界面活性的影响
图2显示了复配以后，二者产生了较为明显的协同效应。观察图2可以看到界面张力由小到大的顺序为2:1、1:1和1:2，复配效果明显好于单独使用是的效果，这说明复配有一个最佳比例，可以使界面张力出现一个最小值。从效率方面来说，复配以后，浓度越高，效率越高，在复配时总浓度较低时，复配的优势不明显，对界面性质的影响也不明显。
注：图例中811代表Gemini和十八烷基三甲基氯化铵复配1:1；其它的类推。8代表单一的十八烷基三甲基氯化铵。
1.2Gemini和十六烷基三甲基氯化铵烷复配比例对界面活性的影响
图2显示出Gemini和CTAC的比例不同时，随着Gemini的量的增加，同一浓度下，界面张力不断增加。说明Gemini在和CTAC的复配过程中，二者互相抑制。分析认为，由于碳链的增加导致Gemini在和十六烷基三甲基氯化铵复配时，显示出互相抑制的效果。可以推出是由于碳链的增长造成的。
1.3Gemini和十八烷基三甲基氯化铵复配比例对界面活性的影响
图2显示了STAC与Gemini的复配效果图， 1:1时，表面活性的各项指标都比较差，但是1:2和2:1时的就比较的接近，可以推理出在复配过程中，表面活性随Gemini的增多，先变差，后变好，在某一浓度时，会达到最差效果。但是就表面活性剂的作用效率来看，复配以后的效果介于单独使用STAC和Gemini之间的效果，整体上，Gemini和STAC是一种互相抑制作用。
2.复配浓度对界面性质的影响
2.1Gemini和十二烷基三甲基氯化铵复配体系浓度对界面活性的影响
图2显示复配浓度增加时界面张力可以达到更低的值，而且复配之后，达到相同低的界面张力所需的质量浓度比单一时的要低许多。但在降低张力的迅速程度上，没有单一时的效果明显。
2.2Gemini和十六烷基三甲基氯化复配体系浓度对界面活性的影响
图2 显示出浓度的增加使界面张力逐渐降低，并且其趋势和单独使用时的近似；复配的最低界面张力介于单独使用Gemini和CTAC之间，并且浓度对最低界面张力的降低效果不明显。对于见效快慢这方面的对比发现，复配以后和复配之前的效果接近。
2.3Gemini和十八烷基三甲基氯化铵复配体系浓度对界面活性的影响
图2显示的规律，一定浓度范围内，浓度升高，界面张力会随之降低。并且，由图中可以看到，复配与单一使用时，界面张力的斜率近似一致，这说明在效率方面，复配并没有起到作用。
四、结论
1.本文中的Gemini和同类型不同链长的阳离子型表面活性剂复配，效果略有不同，但随着烷基季铵盐的链长的增加，规律呈现出一致性。
2.复配时，比例不同，对界面性质的影响也不同，这种不同除了与比例有关外，还和碳链的长短、表面活性剂浓度等有关。
3.从提高原油采收率角度分析，提高表面活性剂的效率和效果是必须的；但从油藏的角度分析，降低界面张力可能导致波及系数的减小，从而导致原油的采出程度较低，所以，如何在降低界面张力和提高波及系数方面作出衡量，这个因素仍有待研究。
参考文献：
[1]叶仲斌，等.表面活性剂复配体系对正构烷烃/水界面张力的协同作用研究.
[2]GB11985-89中华人民共和国国家标准 表面活性剂 界面张力的测定 滴体积法
[3]赵国玺.《表面活性剂物理化学》.北京大学出版社.