第10章 表面活性剂

第十章表面活性剂

第一节概述

一、表面活性剂的概念

一定条件下的任何纯液体都具有表面张力,20℃时，水的表面张力为72.75ｍＮ·ｍ-1。当溶剂中溶入溶质时，溶液的表面张力因溶质的加入而发生变化，水溶液表面张力的大小因溶质不同而改变，如一些无机盐可以使水的表面张力略有增加，一些低级醇则使水的表面张力略有下降，而肥皂和洗衣粉可使水的表面张力显著下降。使液体表面张力降低的性质即为表面活性。表面活性剂是指那些具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降的物质。此外，作为表面活性剂还应具有增溶、乳化、润湿、去污、杀菌、消泡和起泡等应用性质，这是与一般表面活性物质的重要区别。

二、表面活性剂的结构特征

表面活性剂分子一般由非极性烃链和一个以上的极性基团组成，烃链长度一般在8个碳原子以上，极性基团可以是解离的离子，也可以是不解离的亲水基团。极性基团可以是羧酸及其盐、磺酸及其盐、硫酸酯及其可溶性盐﹑磷酸酯基﹑氨基或胺基及它们的盐，也可以是羟基、酰胺基、醚键﹑羧酸酯基等。如肥皂是脂肪酸类（R-COO-）表面活性剂，其结构中的脂肪酸碳链(R-)为亲油基团，解离的脂肪酸根（COO-）为亲水基团。

三、表面活性剂的吸附性

1．表面活性剂分子在溶液中的正吸附表面活性剂在水中溶解时，当水中表面活性剂的浓度很低时，表面活性剂分子在水-空气界面产生定向排列，亲水基团朝向水而亲油基团朝向空气。当溶液较稀时，表面活性剂几乎完全集中在表面形成单分子层，溶液表面层的表面活性剂浓度大大高于溶液中的浓度，并将溶液的表面张力降低到纯水表面张力以下。表面活性剂在溶液表面层聚集的现象称为正吸附。正吸附改变了溶液表面的性质，最外层呈现出碳氢链性质，从而表现出较低的表面张力，随之产生较好的润湿性、乳化性、起泡性等。如果表面活性剂浓度越低，而降低表面张力越显著，则表面活性越强，越容易形成正吸附。因此，表面活性剂的表面活性大小，对于其实际应用有着重要的意义。

2．表面活性剂在固体表面的吸附表面活性剂溶液与固体接触时，表面活性剂分子可能在固体表面发生吸附，使固体表面性质发生改变。极性固体物质对离子表面活性剂的吸附在低浓度下其吸附曲线为Ｓ形，形成单分子层，表面活性剂分子的疏水链伸向空气。在表面活性剂溶液浓度达临界胶束浓度时，吸附达到饱和，此时的吸附为双层吸附，表面活性剂分子的排列方向与第一层相反，亲水基团指向空气。提高溶液温度，吸附量将随之减少。对于非极性固体，一般只发生单分子层吸附，疏水基吸附在固体表面而亲水基指向空气，当表面活性剂浓度增加时，吸附量并不随之增加甚至有减少的趋势。

固体表面对非离子表面活性剂的吸附与前相似，但其吸附量随温度升高而增大，且可以从单分子层吸附向多分子层吸附转变。

第二节表面活性剂的分类

根据分子组成特点和极性基团的解离性质，将表面活性剂分为离子表面活性剂和非离子表面活性剂。根据离子表面活性剂所带电荷，又可分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。一些表现出较强的表面活性同时具有一定的起泡、乳化、增溶等应用性能的水溶性高分子，称为高分子表面活性剂，如海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚维酮等，但与低分子表面活性剂相比，高分子表面活性剂降低表面张力的能力较小，增溶力、渗透力弱，乳化力较强，常用做保护胶体。

一、离子表面活性剂

（一）阴离子表面活性剂

阴离子表面活性剂起表面活性作用的部分是阴离子。

1．高级脂肪酸盐 系肥皂类，通式为（RCOO -）n M n

+。脂肪酸烃链R 一般在C 11～C 17之间，以硬脂酸、油酸、月桂酸等较常见。根据M 的不同，又可分碱金属皂（一价皂）、碱土金属皂（二价皂）和有机胺皂（三乙醇胺皂）等。它们均具有良好的乳化性能和分散油的能力，但易被酸破坏，碱金属皂还可被钙、镁盐等破坏，电解质可使之盐析。一般只用于外用制剂。

2．硫酸化物 主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类，通式为R ·O ·SO 3－M +，其中脂

肪烃链Ｒ在C 12～C 18范围。硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油，俗称土耳其红油，为黄色或桔黄色粘稠液，有微臭，约含48.5％的总脂肪油，可与水混合，为无刺激性的去污剂和润湿剂，可代替肥皂洗涤皮肤，也可用于挥发油或水不溶性杀菌剂的增溶。高级脂肪醇硫酸酯类中常用的是十二烷基硫酸钠(SDS ，又称月桂醇硫酸钠、SLS)、十六烷基硫酸钠（鲸蜡醇硫酸钠）、十八烷基硫酸钠（硬脂醇硫酸钠）等。它们的乳化性也很强，并较肥皂类稳定，较耐酸和钙、镁盐，但可与一些高分子阳离子药物发生作用而产生沉淀，对粘膜有一定的刺激性，主要用做外用软膏的乳化剂，有时也用于片剂等固体制剂的润湿剂或增溶剂。

3．磺酸化物 系指脂肪族磺酸化物和烷基芳基磺酸化物等。通式分别为R ·SO 3-M ＋和

RC 6H 5·SO 3-M ＋。它们的水溶性及耐酸、耐钙、镁盐性比硫酸化物稍差，但即使在酸性水溶液中也不易水解。常用的品种有二辛基琥珀酸磺酸钠（阿洛索－OT ）、二己基琥珀酸磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠等，后者为目前广泛应用的洗涤剂。另外，甘胆酸钠、牛磺胆酸钠等胆酸盐也属此类，常用做胃肠道脂肪的乳化剂和单硬脂酸甘油酯的增溶剂。

（二）阳离子表面活性剂

这类表面活性剂起作用的部分是阳离子，亦称阳性皂。其分子结构的主要部分是一个五价的氮原子，所以也称为季铵化物，其特点是水溶性大，在酸性与碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌作用。常用品种有苯扎氯铵和苯扎溴铵等。

（三）两性离子表面活性剂

这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团，在不同pH 值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。

1．卵磷脂 卵磷脂是天然的两性离子表面活性剂。其主要来源是大豆和蛋黄，根据来源不同，又可称豆磷脂或蛋磷脂。卵磷脂的组成十分复杂，包括各种甘油磷脂，如脑磷脂、磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、丝氨酸磷脂、肌醇磷脂、磷脂酸等，还有糖脂、中性脂、胆固醇和神经鞘脂等，其基本结构为：

C H 2O O C R 1

C H O O C R 2

C H 2O P O O C H 2C H 2N C H 3C H 3C H 3

在不同来源和不同制备过程的卵磷脂中各组分的比例可发生很大的变化，从而影响其使用性能。例如，在磷脂酰胆碱含量高时可作为水包油型乳化剂，而在肌醇磷脂含量高时则为油包水型乳化剂。卵磷脂外观为透明或半透明黄色或黄褐色油脂状物质，对热十分敏感，在60℃以上数天内即变为不透明褐色，在酸性和碱性条件以及酯酶作用下容易水解，不溶于水，溶于氯仿、乙醚、石油醚等有机溶剂，是制备注射用乳剂及脂质微粒制剂的主要辅料。

2．氨基酸型和甜菜碱型 这两类表面活性剂为合成化合物，阴离子部分主要是羧酸盐，

其阳离子部分为季铵盐或胺盐，由胺盐构成者即为氨基酸型（R ·+NH 2·CH 2CH 2·COO -）；由季

铵盐构成者即为甜菜碱型（R·+N·（CH3）2·CH2·COO-）。氨基酸型在等电点时亲水性减弱，并可能产生沉淀，而甜菜碱型则无论在酸性、中性及碱性溶液中均易溶，在等电点时也无沉淀。

两性离子表面活性剂在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质，具有很好的起泡、去污作用；在酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质，具有很强的杀菌能力。常用的一类氨基酸型两性离子表面活性剂“Tego”杀菌力很强而毒性小于阳离子表面活性剂。1%TegoMHG(十二烷基双（氨乙基）－甘氨酸盐酸盐，又称Dodecin HCL)水溶液的喷雾消毒能力强于相同浓度的洗必泰和苯扎溴铵以及70%的乙醇。

二、非离子表面活性剂

这类表面活性剂在水中不解离，分子中构成亲水基团的是甘油、聚乙二醇和山梨醇等多元醇，构成亲油基团的是长链脂肪酸或长链脂肪醇以及烷基或芳基等，它们以酯键或醚键与亲水基团结合，品种很多，广泛用于外用、口服制剂和注射剂，个别品种也用于静脉注射剂。

（一）脂肪酸甘油酯

主要有脂肪酸单甘油酯和脂肪酸二甘油酯，如单硬脂酸甘油酯等。脂肪酸甘油酯的外观根据其纯度可以是褐色、黄色或白色的油状、脂状或蜡状物质，熔点在30～60℃，不溶于水，在水、热、酸、碱及酶等作用下易水解成甘油和脂肪酸。其表面活性较弱，HLB为3～4，主要用做W/0型辅助乳化剂。

（二）多元醇型

1．蔗糖脂肪酸酯蔗糖脂肪酸酯简称蔗糖酯，是蔗糖与脂肪酸反应生成的一大类化合物，属多元醇型非离子表面活性剂，根据与脂肪酸反应生成酯的取代数不同，有单酯、二酯、三酯及多酯。改变取代脂肪酸及酯化度，可得到不同HLB值（5～13）的产品。

蔗糖脂肪酸酯为白色至黄色粉末，随脂肪酸酯含量增加，可呈蜡状、膏状或油状，在室温下稳定，高温时可分解或发生蔗糖的焦化，在酸、碱和酶的作用下可水解成游离脂肪酸和蔗糖。蔗糖酯不溶于水，但在水和甘油中加热可形成凝胶，可溶于丙二醇、乙醇及一些有机溶剂，但不溶于油。主要用做水包油型乳化剂、分散剂。一些高脂肪酸含量的蔗糖酯也用做阻滞剂。

2.脂肪酸山梨坦脂肪酸山梨坦是失水山梨醇脂肪酸酯，是由山梨糖醇及其单酐和二酐与脂肪酸反应而成的酯类化合物的混合物，商品名为司盘（spans）。根据反应的脂肪酸的不同，可分为司盘20（月桂山梨坦）、司盘40（棕榈山梨坦）、司盘60（硬脂山梨坦）、司盘65（三硬脂山梨坦）、司盘80（油酸山梨坦）和司盘85（三油酸山梨坦）等多个品种，其结构如下：

O C H2O O C R

RC O O为脂肪酸根

O H

H O

O H

脂肪酸山梨坦是粘稠状、白色至黄色的油状液体或蜡状固体。不溶于水，易溶于乙醇，在酸、碱和酶的作用下容易水解，其HLB值从1.8～3.8，是常用的油包水型乳化剂，但在水包油型乳剂中，司盘20和司盘40常与吐温配伍用做混合乳化剂；而司盘60，司盘65等则适合在油包水型乳剂中与吐温配合使用。

3.聚山梨酯（Polysorbate）是聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，是由失水山梨醇脂肪酸酯与环氧乙烷反应生成的亲水性化合物。氧乙烯链节数约为20，可加成在山梨醇的多个羟基上，所以也是一种复杂的混合物。商品名为吐温（Tweens），美国药典品名为Polysorbate，与司盘的命名相对应，根据脂肪酸不同，有聚山梨酯20(吐温20)、聚山梨酯 40、聚山梨酯60、聚山梨酯65、聚山梨酯80(吐温80)和聚山梨酯85等多种型号，其结构如下：

O C H2O O R

O(C2H4O)y H

H(C2H4O)x O

O(C2H4O)z H

聚山梨酯是粘稠的黄色液体，对热稳定，但在酸、碱和酶作用下也会水解。在水和乙醇

以及多种有机溶剂中易溶，不溶于油，低浓度时在水中形成胶束，其增溶作用不受溶液pH 值影响。聚山梨酯是常用的增溶剂、乳化剂、分散剂和润湿剂。

（三）聚氧乙烯型

1．聚氧乙烯脂肪酸酯系由聚乙二醇与长链脂肪酸缩合而成的酯，通式为R·COO·CH2（CH2OCH2）n CH2·OH，商品有卖泽（Myrij）。根据聚乙二醇部分的分子量和脂肪酸品种不同而有不同品种。这类表面活性剂有较强水溶性，乳化能力强，为水包油型乳化剂，常用的有聚氧乙烯40硬脂酸酯等。

2.聚氧乙烯脂肪醇醚系由聚乙二醇与脂肪醇缩合而成的醚，通式为R·O·（CH2OCH2）

H，商品有苄泽（Brij），如Brij30和Brij35分别为不同分子量的聚乙二醇与月桂醇缩合物；n

西土马哥（Cetomacrogol）为聚乙二醇与十六醇的缩合物；平平加O（PerogolO）则是15个单位的氧乙烯与油醇的缩合物。埃莫尔弗（Emolphor）是一类聚氧乙烯蓖麻油化合物，由20个单位以上的氧乙烯与油醇缩合而成，为淡黄色油状液体或白色糊状物，易溶于水和醇及多种有机溶剂，HLB值在12～18范围内，具有较强的亲水性质。常用做增溶剂及O/W型乳化剂。如Cremophore EL为聚氧乙烯蓖麻油甘油醚，氧乙烯单位为35～40，HLB=12～14。

（四）聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物

本品又称泊洛沙姆（Poloxamer），商品名普郎尼克(Pluronic)。通式为HO（C2H4O）a-（C3H6O）b-（C2H4O）a H；根据共聚比例的不同，本品有各种不同分子量的产品（表10-1）。分子量可在1000～14000，HLB值为0.5～30。随分子量增加，本品从液体变为固体。随聚氧丙烯比例增加，亲油性增强；相反，随聚氧乙烯比例增加，亲水性增强。本品作为高分子非离子表面活性剂，具有乳化、润湿、分散、起泡和消泡等多种优良性能，但增溶能力较弱。Poloxamer 188（PluronicF68）作为一种水包油型乳化剂，是目前用于静脉乳剂的极少数合成乳化剂之一，用本品制备的乳剂能够耐受热压灭菌和低温冰冻而不改变其物理稳定性。

表10-1 泊洛沙姆及对应普郎尼克型号及其分子量

Poloxamer Pluronic 平均分子量 a b

124 L44 2090～2360 12 20

188 F68 7680～9510 79 28

237 F87 6840～8830 64 37

338 F108 12700～10400 141 44

407 F127 9840～14600 101 56

第三节表面活性剂的基本性质和应用

一、表面活性剂胶束

（一）临界胶束浓度

当表面活性剂的正吸附到达饱和后继续加入表面活性剂，其分子则转入溶液中，因其亲油基团的存在，水分子与表面活性剂分子相互间的排斥力远大于吸引力，导致表面活性剂分子自身依赖范德华力相互聚集，形成亲油基团向内，亲水基团向外、在水中稳定分散、大小在胶体粒子范围的胶束（micelles）。在一定温度和一定的浓度范围内，表面活性剂胶束有一定的分子缔合数，但不同表面活性剂胶束的分子缔合数各不相同，离子表面活性剂的缔合数约在10～100，少数大于1000。非离子表面活性剂的缔合数一般较大，例如月桂醇聚氧乙烯

醚在25℃的缔合数为5000。表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度即为临界胶束浓度（critical micell concentration, CMC），不同表面活性剂的CMC不同，见表10-2。具有相同亲水基的同系列表面活性剂，若亲油基团越大，则CMC越小。在CMC时，溶液的表面张力基本上到达最低值。在CMC到达后的一定范围内，单位体积内胶束数量和表面活性剂的总浓度几乎成正比。

表10-2 常用表面活性剂的临界胶束浓度

名称测定温度/℃CMC/molL-1名称测定温度/℃CMC/molL-1辛烷基磺酸钠25 1.50×10-1氯化十二烷基铵25 1.6×10-2

辛烷基硫酸钠40 1.36×10-1月桂酸蔗糖酯 2.38×10-6

十二烷基硫酸钠40 8.60×10-3棕榈酸蔗糖酯9.5×10-5

十四烷基硫酸钠40 2.40×10-3硬脂酸蔗糖酯 6.6×10-5

十六烷基硫酸钠40 5.80×10-4吐温20 25 6.0×10-2

(g/L,以下同)

十八烷基硫酸钠40 1.70×10-4吐温40 25 3.1×10-2硬脂酸钾50 4.50×10-45吐温60 25 2.8×10-2

油酸钾50 1.20×10-3吐温65 25 5.0×10-2

月桂酸钾25 1.25×10-2吐温80 25 1.4×10-2

十二烷基磺酸钠25 9.0×10-3吐温85 25 2.3×10-2

（二）胶束的结构

在一定浓度范围的表面活性剂溶液中，胶束呈球形结构（图10-1a），其碳氢链无序缠绕构成内核，具非极性液态性质。碳氢链上一些与亲水基相邻的次甲基形成整齐排列的栅状层。亲水基则分布在胶束表面，由于亲水基与水分子的相互作用，水分子可深入到栅状层内。对于离子型表面活性剂，则有反离子吸附在胶束表面。随着溶液中表面活性剂浓度增加（20％以上），胶束不再保持球形结构，则转变成具有更高分子缔合数的棒状胶束（图10-1ｂ），甚至六角束状结构（图10-1c），表面活性剂浓度更大时，成为板状或层状结构（图10-1d和e）。从球形结构到层状结构，表面活性剂的碳氢链从紊乱分布转变成规整排列，完成了从液态向液晶态的转变，表现出明显的光学各向异性性质，在层状结构中，表面活性剂分子的排列已接近于双分子层结构。在高浓度的表面活性剂水溶液中，如有少量的非极性溶剂存在,则可能形成反向胶束，即亲水基团向内，亲油基团朝向非极性液体。油溶性表面活性剂如钙肥皂、丁二酸二辛基磺酸钠和司盘类表面活性剂在非极性溶剂中也可形成类似反向胶束。

（三）临界胶束浓度测定

当表面活性剂的溶液浓度达到临界胶束浓度时，除溶液的表面张力外，溶液的多种物理性质，如摩尔电导、粘度、渗透压、密度、光散射等多种物理性质发生急剧变化。或者说，溶液物理性质发生急剧变化时的浓度即该表面活性剂的CMC。利用这些性质与表面活性剂浓度之间的关系，可推测出表面活性剂的临界胶束浓度。但测定的性质不同以及采用不同的测定方法得到的结果可能会有差异。另外，温度、浓度、电解质、pH等因素对测定结果也会产生影响。

二、亲水亲油平衡值

（一）HLB值的概念

表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲和力称为亲水亲油平衡值（hydrophile－lipophile balance，HLB）。根据经验，将表面活性剂的HLB值范围限定在0～

40，其中非离子表面活性剂的HLB 值范围为0～20，即完全由疏水碳氢基团组成的石蜡分子的HLB 值为0，完全由亲水性的氧乙烯基组成的聚氧乙烯的HLB 值为20，既有碳氢链又有氧乙烯链的表面活性剂的 HLB 值则介于两者之间。亲水性表面活性剂有较高的 HLB 值，亲油性表面活性剂有较低的 HLB 值。亲油性或亲水性很大的表面活性剂易溶于油或易溶于水，在溶液界面的正吸附量较少，故降低表面张力的作用较弱。

表面活性剂的HLB 值与其应用性质有密切关系,HLB 值在3～6的表面活性剂适合用做W/O 型乳化剂， HLB 值在 8～18的表面活性剂，适合用做 O/W 型乳化剂。作为增溶剂的HLB 值在13～18，作为润湿剂的 HLB 值在 7～9等，如图 10－2所示。

一些常用表面活性剂的HLB 值列于表10-3。非离子表面活性剂的HLB 值具有加和性，例如简单的二组分非离子表面活性剂体系的HLB 值可计算如下：

a a

b b

a b H LB W H LB W H LB W W ?+?=+ （10-1）

如，用45％司盘60（HLB=4.7）和55％吐温60（HLB=14.9）组成的混合表面活性剂的HLB 值为10.31。但上式不能用于混合离子型表面活性剂HLB 值的计算。

（二）HLB 值的理论计算法

如果把表面活性剂的HLB值看成是分子中各种结构基团贡献的总和，则每个基团对HLB 值的贡献可以用数值表示，这些数值称为HLB基团数（group number），将各个HLB基团数代入下式，即可求出表面活性剂的HLB值，该计算值与一些实验测定法的结果有很好的一致性：

HLB=Σ（亲水基团 HLB数）-Σ（亲油基团HLB数）+7

如十二烷基硫酸钠的HLB值为：

HLB=38.7-（0.475×12）+7=40.0

表面活性剂的一些常见基团及其HLB基团数列于表10-4。

表10-4 用于计算HLB值的基团数

亲水基团基团数亲油基团基团数

-SO

4

Na 38.7 -CH- 0.475

-SO

3Na 37.4 -CH

2

- 0.475

-COOK 21.1 -CH

3

0.475

-COONa 19.1 ＝CH- 0.476

-N＝ 9.4 -CH

2-CH

2

-CH

2

-O- 0.15

酯(失水山梨醇环) 6.8 -CH-CH

2

-O- 0.15

酯（自由） 2.4 CH

3

-COOH 2.1 苯环 1.662

-OH（自由） 1.9 -CF

2

- 0.870

-O- 1.3 -CF

3

0.870

-OH（失水山梨醇环） 0.5 CH

3

三、表面活性剂的增溶作用

（一）胶束增溶

表面活性剂在水溶液中达到CMC后，一些水不溶性或微溶性物质在胶束溶液中的溶解度可显著增加，形成透明胶体溶液，这种作用称为增溶（solubilization）。例如甲酚在水中的溶解度仅2％左右，但在肥皂溶液中，却能增加到50％。0.025％吐温可使非洛地平的溶解度增加 10倍。在药剂中，一些挥发油、脂溶性维生素、甾体激素等许多难溶性药物常可借此增溶，形成澄明溶液及提高浓度。

胶束增溶体系是热力学稳定体系也是热力学平衡体系。在CMC以上，随着表面活性剂用量的增加，胶束数量增加，增溶量也相应增加。当表面活性剂用量为1g时增溶药物达到饱和的浓度即为最大增溶浓度（maximum additive concentration, MAC）。例如，1g十二烷基硫酸钠可增溶0.262g黄体酮，1g吐温80或吐温20可分别增溶0.19g和0.25g丁香油。此时继续加入增溶质，若增溶质为液体，体系将转变成乳浊液。若增溶质为固体，则溶液中将有沉淀析出。显然，表面活性剂CMC及缔合数不同，增溶MAC就不同。CMC越低、缔合数越大，MAC就越高。

（二）温度对增溶的影响

温度对增溶存在三方面的影响：①影响胶束的形成；②影响增溶质的溶解；③影响表面活性剂的溶解度。对于离子型表面活性剂，温度上升主要是增加增溶质在胶束中的溶解度以及增加表面活性剂的溶解度。

1. Krafft点图10-3为十二烷基硫酸钠在水中的溶解度随温度而变化的曲线，随温度升高至某一温度，其溶解度急剧升高，该温度称为Krafft点，相对应的溶解度即为该离子表面活性剂的临界胶束浓度（图中虚线）。当溶液中表面活性剂的浓度未超过溶解度时（区域１），溶液为真溶液；当继续加入表面活性剂时，则有过量表面活性剂析出（区域Ｂ）；此时再升高温度，体系又成为澄明溶液(区域Ⅲ)，但与１相不同，Ⅲ相是表面活性剂的胶束溶

液。

Krafft点是离子表面活性剂的特征值,Krafft点也是表面活性剂应用温度的下限,或者说，只有在温度高于Krafft点时表面活性剂才能更大程度地发挥作用。例如十二烷基硫酸钠和十二烷基磺酸钠的Krafft点分别约为8℃和70℃，显然，后者在室温的表面活性不够理想。

2.起昙与昙点对于聚氧乙烯型非离子表面活性剂，温度升高可导致聚氧乙烯链与水之间的氢键断裂，当温度上升到一定程度时，聚氧乙烯链可发生强烈脱水和收缩，使增溶空间减小，增溶能力下降，表面活性剂溶解度急剧下降和析出，溶液出现混浊，这种因加热聚氧乙烯型非离子表面活性剂溶液而发生混浊的现象称为起昙，此时的温度称为浊点或昙点（cloud point）。在聚氧乙烯链相同时，碳氢链越长，浊点越低；在碳氢链长相同时，聚氧乙烯链越长则浊点越高。如吐温20为90℃，吐温60为76℃，吐温80为93℃，大多数此类表面活性剂的浊点在70～100℃，但很多聚氧乙烯类非离子表面活性剂在常压下观察不到浊点，如泊洛沙姆108，泊洛沙姆188等。

四、表面活性剂的复配

表面活性剂相互间或与其他化合物的配合使用称为复配，在表面活性剂的增溶应用中，如果能够选择适宜的配伍，可以大大增加增溶能力，减少表面活性剂用量。

（一）与中性无机盐的配伍

在离子表面活性剂溶液中加入可溶性的中性无机盐，主要是反离子的影响，反离子结合率越高和浓度越高，表面活性剂CMC降低就越显著，从而增加了胶束数量，增加烃核总体积，增加了烃类增溶质的增溶量。相反，由于无机盐使胶束栅状层分子间的电斥力减小，分子排列更紧密，减少了极性增溶质的有效增溶空间，故对极性物质的增溶量降低。当溶液中存在多量Ca2+、Mg2+等多价反离子时，则可能降低阴离子表面活性剂的溶解度，产生盐析现象。无机盐对非离子表面活性剂的影响较小，但在高浓度时（＞0.1mol/L）可破坏表面活性剂聚氧乙烯等亲水基与水分子的结合，使浊点降低。

一些不溶性无机盐如硫酸钡能化学吸附阴离子表面活性剂，使溶液中表面活性剂浓度下降。而皂土、白陶土、滑石粉等具负电荷的固体也可与阳离子表面活性剂生成不溶性复合物。

（二）有机添加剂

脂肪醇与表面活性剂分子形成混合胶束，烃核的体积增大，对碳氢化合物的增溶量增加，一般以碳原子在12以下的脂肪醇有较好效果。一些多元醇如果糖、木糖、山梨醇等也有类似效果。与之相反，一些短链醇不仅不能与表面活性剂形成混合胶束，还可能破坏胶束的形成，如C1～C6的醇等。

极性有机物如尿素、N-甲基乙酰胺、乙二醇等均升高表面活性剂的临界胶束浓度，因为这些极性分子与水分子发生强烈竞争性结合，此外这些物质也是表面活性剂的助溶剂，增加了表面活性剂的溶解度，这些均影响胶束形成，例如尿素可使十二醇聚氧乙烯(6)醚的临界胶束浓度升高10倍之多。

（三）水溶性高分子

明胶、聚乙烯醇、聚乙二醇及聚维酮等水溶性高分子对表面活性剂分子有吸附作用，减少溶液中游离表面活性剂分子数量，临界胶束浓度因此升高。阳离子表面活性剂与含羧基的羧甲基纤维素、阿拉伯胶、果胶酸、海藻酸以及含磷酸根的核糖核酸、去氧核糖核酸等生成不溶性复凝聚物。但在含有高分子的溶液中，一旦有胶束形成，其增溶效果却显著增强，这可能是两者疏水链的相互结合使胶束烃核增大，但也可能是电性效应，像聚乙二醇因其结构中醚氧原子的存在，有未成键电子对与水中的H+结合而带有正电荷，易与阴离子表面活性

剂结合。

（四）表面活性剂混合体系

1.同系物混合体系二个同系物等量混合体系的表面活性介于各自表面活性之间，而且更趋于活性较高的组分（即碳氢链更长的同系物），对CMC较小组分有更大的影响。混合体系的CMC与各组分摩尔分数不呈线性关系，也不等于简单加和平均值。

2.非离子型表面活性剂与离子型表面活性剂混合体系这两类表面活性剂更容易形成混合胶束，CMC介于两种表面活性剂CMC之间或低于其中任一表面活性剂的CMC。对于阴离子型表面活性剂──聚氧乙烯型非离子表面活性剂体系，当聚氧乙烯数增加时，可能发生更强的协同作用，而电解质的加入可使协同作用减弱。疏水基相同的聚氧乙烯型非离子表面活性剂，与阴离子型表面活性剂配伍的协同作用强于与阳离子的配伍。

3.阳离子型表面活性剂与阴离子型表面活性剂混合体系在水溶液中，带有相反电荷的离子型表面活性剂的适当配伍可形成具有很高表面活性的分子复合物，对润湿、增溶、起泡、杀菌等均有增效作用。例如辛基硫酸钠（C8H17SO3N a）与溴化辛基三甲铵[C8H17N+( CH3)3]Br-，以1:1配伍时，复合物的临界胶束浓度仅为两种表面活性剂临界胶束浓度的1/20～1/35。两种离子型表面活性剂的碳氢链长度越相近以及碳氢链越长，增溶作用也越强。应予指出，并非阴、阳离子表面活性剂的任意比例混合使用都能增加表面活性，除有严格的比例外，混合方法也起重要作用，否则由于强烈的静电中和形成溶解度很小的离子化合物，从溶液中沉淀出来。

五、表面活性剂增溶作用的应用

（一）增溶相图

增溶体系是溶剂、增溶剂和增溶质组成的三元体系，三元体系的最佳配比常通过实验制作三元相图来确定。图10-4是薄荷油－吐温20－水的三元相图，两曲线上的各点均为出现混浊或由浊变清的比例点，以曲线为分界线，表明在Ⅱ、Ⅳ两相区内的任一比例，均不能制得澄明溶液；在Ⅰ﹑Ⅲ两相区内任一比例均可制得澄明溶液，但只有在沿曲线的切线上方区域内的任意配比，如Ａ点（代表7.5%薄荷油，42.5%吐温20和50%水），在加水稀释时才不会出现混浊。

20℃）

（二）解离性药物的增溶

当解离药物与带有相反电荷的表面活性剂混合时。在不同配比下可能出现增溶、形成可溶性复合物和不溶性复合物等复杂情况。例如在阳离子表面活性剂氯苯甲烃铵水溶液中，阴离子药物的增溶即出现这类现象。一般而言，表面活性剂的烃链越长，即疏水性越强，出现不溶性复合物的可能性越大。

解离药物与非离子表面活性剂的配伍很少形成不溶性复合物，但pH值可明显影响药物的增溶量。对于弱酸性药物而言，在偏酸性环境中有较大程度的增溶；对于弱碱性药物，则在偏碱性条件下有更多的增溶；作为两性离子则在等电点时有最大增溶量。

（三）多组分增溶质的增溶

制剂中存在多种组分时，对主药的增溶效果取决于各组分与表面活性剂的相互作用，例如多种组分与主药竞争同一增溶位置而使增溶量减小；或者，某一组分吸附或结合表面活性剂分子造成对主药的增溶量减小；但某些组分也可扩大胶束体积而增加对主药的增溶等。如苯甲酸可增加羟苯甲酯在聚氧乙烯脂肪醇醚溶液中的溶解．而二氯酚则减少其溶解。

（四）抑菌剂的增溶

抑菌剂或其他抗菌药物在表面活性剂溶液中往往被增溶而降低活性，在这种情况下必须增加用量。如果在表面活性剂溶液中的溶解度越高，要求的抑菌浓度就越大。羟苯丙酯和丁

酯的抑菌浓度比甲酯或乙酯低得多，但是，在表面活性剂溶液中，却需要更高的浓度才能达到相同的抑菌效果，因为丙酯和丁酯更容易在胶束中增溶。

（五）表面活性剂溶液的化学稳定性

药物增溶后的稳定性可能与胶束表面的性质、结构和胶束缔合体的反应性、药物本身的降解途径、环境的pH值、离子强度等多种因素有关。例如酯类药物在碱性溶液中的水解反应，水解中间产物为带负电荷的阴离子，阳离子表面活性剂的正电荷进行加速反应，阴离子表面活性剂则产生抑制作用。又如，青霉素等β-内酰胺类药物的酸水解被阳离子及非离子表面活性剂抑制而被阴离子表面活性剂催化。而青霉素Ｖ在中性溶液中的降解，离子表面活性剂和非离子表面活性剂均无保护作用也无催化作用。表面活性剂尤其是聚氧乙烯类非离子表面活性剂，如果在聚氧乙烯基发生部分水解和自氧化，生成的过氧化物将促使药物氧化降解，例如用聚氧乙烯脂肪醇醚增溶的苯佐卡因极容易氧化变黄。

（六）增溶剂加入的顺序

在实际增溶时，增溶剂的增溶能力可因组分的加入顺序不同出现差别。一般认为，将增溶质与增溶剂先行混合要比增溶剂先与水混合的效果好。另外，在增溶药物时，达到增溶平衡时往往需要较长的时间。如果在使用中无需稀释，则用二元相图选择配比较好。

六、表面活性剂的其他应用

表面活性剂除用于增溶外，还常用做乳化剂、润湿剂和助悬剂、起泡剂和消泡剂、去污剂、消毒剂或杀菌剂等。有关乳化剂、润湿剂和助悬剂的应用可参见第八章液体制剂。

（一）起泡剂和消泡剂

泡沫是气体分散在液体中的分散体系。一些含有表面活性剂或具有表面活性物质的溶液，如中草药的乙醇或水浸出液，含有皂甙、蛋白质、树胶以及其他高分子化合物的溶液，当剧烈搅拌或蒸发浓缩时，可产生稳定的泡沫。这些表面活性剂通常有较强的亲水性和较高的HLB值，在溶液中可降低液体的界面张力而使泡沫稳定，这些物质即称为“起泡剂”。在产生稳定泡沫的情况下，加入一些HLB值为1～3的亲油性较强的表面活性剂，则可与泡沫液层争夺液膜表面而吸附在泡沫表面上，代替原来的起泡剂，而其本身并不能形成稳定的液膜，故使泡沫破坏，这种用来消除泡沫的表面活性剂称为“消泡剂”。少量的辛醇、戊醇、醚类、硅酮等也可起到类似作用。

（二）去污剂

去污剂或称洗涤剂是用于除去污垢的表面活性剂，HLB值一般为13～16。常用的去污剂有油酸钠和其他脂肪酸的钠皂、钾皂、十二烷基硫酸钠或烷基磺酸钠等阴离子表面活性剂。去污的机理较为复杂，包括对污物表面的润湿、分散、乳化﹑增溶、起泡等多种过程。

（三）消毒剂和杀菌剂

大多数阳离子表面活性剂和两性离子表面活性剂都可用做消毒剂，少数阴离子表面活性剂也有类似作用，如甲酚皂、甲酚磺酸钠等。表面活性剂的消毒或杀菌作用可归结于它们与细菌生物膜蛋白质的强烈相互作用使之变性或破坏。这些消毒剂在水中都有比较大的溶解度，根据使用浓度，可分别用于手术前皮肤消毒、伤口或粘膜消毒、器械消毒和环境消毒等，如苯扎溴铵为一种常用广谱杀菌剂，皮肤消毒、局部湿敷和器械消毒分别用其0.5%醇溶液，0.02%水溶液和0.05%水溶液（含0.5%亚硝酸钠）。

第四节表面活性剂的生物学性质

一、表面活性剂对药物吸收的影响

研究发现表面活性剂的存在可能增进药物的吸收也可能降低药物的吸收，取决于多种因素的影响。如药物在胶束中的扩散、生物膜的通透性改变、对胃空速率的影响、粘度等，很难作出预测。

如果药物系被增溶在胶束内，药物从胶束中扩散的速度和程度及胶束与胃肠生物膜融合的难易程度具有重要影响。如果药物可以顺利从胶束内扩散或胶束本身迅速与胃肠粘膜融合，则增加吸收，例如应用吐温80明显促进螺内酯的口服吸收。如使用1.25%吐温80时，

水杨酰胺的吸收速度为1.3ml/min，而当浓度增加到10％时，吸收速度仅为0.5ml/min。

表面活性剂溶解生物膜脂质增加上皮细胞的通透性，从而改善吸收，如十二烷基硫酸钠改进头孢菌素钠、四环素、磺胺脒、氨基苯磺酸等药物的吸收。但长期的类脂质的损失可能造成肠粘膜的损害。

二、表面活性剂与蛋白质的相互作用

蛋白质分子结构中的氨基酸的羧基在碱性条件下发生解离而带有负电荷，在酸性条件下结构中的氨基或胺基发生解离而带有正电荷。因此在两种不同带电情况下，分别与阳离子表面活性剂或阴离子表面活性剂发生电性结合。此外，表面活性剂还可能破坏蛋白质二维结构中的盐键、氢键和疏水键，从而使蛋白质各残基之间的交联作用减弱，螺旋结构变得无序或受到破坏，最终使蛋白质发生变性。

三、表面活性剂的毒性

一般而言，阳离子表面活性剂的毒性最大，其次是阴离子表面活性剂，非离子表面活性剂毒性最小。两性离子表面活性剂的毒性小于阳离子表面活性剂。小鼠口服0.063％氯化烷基二甲铵后显示慢性毒性作用，而口服ｌ％二辛基琥珀酸磺酸钠仅有轻微毒性，而相同浓度的十二烷基硫酸钠则没有毒性反应。非离子表面活性剂口服一般认为无毒性，例如成人每天口服4.5～6.0g吐温80，连服28天，有的人服用达4年之久，都未见明显的毒性反应。

表面活性剂用于静脉给药的毒性大于口服。一些表面活性剂的口服和静脉注射的半数致死量见表10-5。其中，仍以非离子表面活性剂毒性较低，供静脉注射的Poloxamer188毒性很低，麻醉小鼠可耐受静脉注射10%该溶液10ml。

苯扎氯铵（洁尔灭）350 30

脂肪酸磺酸钠1600～6500 60～350

蔗糖单脂肪酸酯2000 56～78

吐温20 ＞25000 3750

吐温80 ＞25000 5800

poloxamer188 15000 7700

聚氧乙烯甲基蓖麻油醚6640

阴离子及阳离子表面活性剂不仅毒性较大，而且还有较强的溶血作用。例如0.001％十二烷基硫酸钠溶液就有强烈的溶血作用。非离子表面活性剂的溶血作用较轻微，在亲水基为聚氧乙烯基非离子表面活性剂中，以吐温类的溶血作用最小，其顺序为：聚氧乙烯烷基醚＞聚氧乙烯芳基醚＞聚氧乙烯脂肪酸酯＞吐温类；吐温20＞吐温60＞吐温40＞吐温80。目前吐温类表面活性剂仍只用于某些肌内注射液中。

四、表面活性剂的刺激性

虽然各类表面活性剂都可以用于外用制剂，但长期应用或高浓度使用可能出现皮肤或粘膜损害。例如季铵盐类化合物高于1％即可对皮肤产生损害，十二烷基硫酸钠产生损害的浓度为20％以上，吐温类对皮肤和粘膜的刺激性很低，但同样一些聚氧乙烯醚类表面活性剂在5％以上浓度即产生损害作用。

参考文献

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Febiger,1983

表面活性剂最新研究进展

表面活性剂最新研究进展 人类的日常生活，各类生产活动，多种科学和技术的进步对表面活性剂品种和性能提出越来越高的要求，促使表面活性剂科学不断发展，迄今方兴未艾，表面活性剂已经深入到生命起源以及膜材料、纳米材料、对映体选择性的反应等各个领域中，设计新的有特殊用途和应用价值的表面活性分子仍不断受到人们的关注。新的功能型表面活型剂与附加的官能基团的性质和位置有密切关系, 对传统的表面活性剂分子结构的修饰会导致其结构形态有很大的变化，近几年国内外的相关研究单位在表面活性剂领域的最新研究进展主要有以下方面。 一、高分子表面活性剂 高分子表面活性剂的合成成为近年来表面活性剂合成研究的热点课题之一。高分子表面活性剂是相对一般常言的低相对分子质量表面活性剂而讲的，通常指相对分子质量大于1000且具有表面活性功能的高分子化合物。它像低分子表面活性剂一样，由亲水部分和疏水部分组成。高分子表面活性剂具有分散、凝聚、乳化、稳定泡沫、保护胶体、增溶等性质，广泛应用作胶凝剂、减阻剂、增黏剂、絮凝剂、分散剂、乳化剂、破乳剂、增溶剂、保湿剂、抗静电剂、纸张增强剂等。因此，高分子表面活性剂近年来发展迅速，目前已成为表面活性剂的重要发展方向之一。 高分子表面活性剂可根据在水中电离后亲水基所带电荷分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型四类高分子表面活性剂。如阴离子型的高分子表面活性剂有聚(甲基)丙烯酸(钠)、羧甲基纤维素(钠)、缩合萘磺酸盐、木质素磺酸盐、缩合烷基苯醚硫酸酯等。两性离子型的高分子表面活性剂有丙烯酸乙烯基吡啶共聚物、丙烯酸-阳离子丙烯酸酯共聚物、两性聚丙烯酰胺等。非离子型的高分子表面活性剂有羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯类共聚物等。阳离子型的高分子表面活性剂有聚烯烃基氯化铵阳离子表面活性剂、亚乙基多胺与表氯醇共聚季铵盐、淀粉或纤维素高取代度季铵盐、多聚季铵盐、聚多羧基季铵盐等。 开发低廉、无毒、无污染和一剂多效的高分子表面活性剂将是今后高分子表面

表面活性剂发展方向

表面活性剂发展方向 1.新一代表面活性剂Gemini 目前已经合成的低聚表面活性剂有二聚体、三聚体和四聚体等，其中最引人注目的是二聚体，结构示意图见图1，二聚表面活性剂最早被合成于1971年[4-5]，后因其结构上的特点而被形象地命名为Gemini （英文是双子星之意）表面活性剂。 表面活性剂Gemini（或称dimeric）是由两个单链单头基普通表面活性剂在离子头基处通过化学键联接而成，因而阻抑了表面活性剂有序聚集过程中的头基分离力，极大地提高了表面活性。与当前为提高表面活性而进行的大量尝试，如添加盐类、提高温度或将阴离子表面活性剂与阴离子表面活性剂混合相比较，Gemini表面活性剂是概念上 的突破，因而被誉为新一代的表面括性剂。 在Gemini表面活性剂中，两个离子头基是靠联接基团通过化学键而 连接的，由此造成了两个表面活性剂单体离子相当紧密的连接，致使其碳氢链间更容易产生强相互作用，即加强了碳氢链问的疏水结合力，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，这就是Gemlrd表面活性剂和单链单头基表面括性剂相比较，具有高表面括 性的根本原因。另一方面。在两个离子头基问的化学键联接不破坏其亲水性，从而为高表面活性的C~mini表面活性剂的广泛应用提供了 基础。通过化学键联接方法提高表面活性和以往通常应用的物理方法不同，在概念上是一个突破。 图2 炔醇类Gemini表面活性剂

Genfini表面活性剂的优良性质： 实验表明，在保持每个亲水基团联接的碳原子数相等条件下，与单烷烃链和单离子头基组成的普通表面活性剂相比，离子型Gemini表面活性剂具有如下特征性质： （1）更易吸附在气/液表面，从而更有效地降低水溶液表面张力。（2）更易聚集生成胶团。 （3）Gemini降低水溶液表面张力的倾向远大于聚集生成胶团的倾向，降低水溶液表面张力的效率是相当突出的。 （4）具有很低的Krat~相转移点。 （5）对水溶液表面张力的降低能力和降低效率而言，Gemini和普通表面活性剂尤其是和非离子表面活性剂的复配能产生更大的协同效应。 （6）具有良好的钙皂分散性质。 （7）在很多场合，是优良的润湿剂。 从理论上讲，在极性头基区的化学键合阻抑了原先单链单头基表面活性荆彼此头基之间的分离力，因而必定增强碳链之间的结合。实验证明这是提高表面活性的一个重要突破，而且为实际应用开辟了新的途径。另一方面，由于键合产生的新分子几何形状的改变，带来了若干新形态的分子聚集体，这大大丰富了两亲分子自组织现象，通过揭示新分子结构和自组织行为间的联系有助于深刻认识两亲分子自组织 机理。为此Gemini表面活性剂正在成为世界胶体和界面科学领域各主要小组的研究方向。

生物表面活性剂和高分子表面活性剂

生物表面活性剂和高分子表面活性剂 摘要：表面活性剂是由两种截然不同的粒子形成的分子，一种粒子具有极强的亲油性，另一种则具有极强的亲水性。溶解于水中以后，表面活性剂能降低水的表面张力，并提高有机化合物的可溶性。本文将就生物表面活性剂和高分子表面活性剂进行具体介绍，并且列举了部分它们在社会中的应用以及它们存在的问题和发展前景进行了简单的介绍。 关键词：表面活性剂；生物表面活性剂；高分子表面活性剂 Biological surfactant and polymer surfactant Abstract:Surfactant is composed of two distinct particles, a kind of particle has extremely strong lipophilicity, the other with strong hydrophilic. Dissolved in water, surfactants can reduce the surface tension of the water, and increase of soluble organic compounds. This article will discuss biosurfactant and polymeric surfactants are detailed introduction, and lists the part of their application in society and their existing problems and development prospects were simply introduced. Keyword:The surfactant; Biosurfactant; Polymer surfactant

Gemini表面活性剂的结构、性质及应用

Gemini表面活性剂的结构、性质及应用 摘要 表面活性剂由于具有良好的表面性能及应用性能而被广泛应用于食品、医药、化工、油田化学品等众多领域。Gemini表面活性剂是一类新型表面活性剂，它是由联结基团通过化学键将两个或多个单体表面活性剂连接在一起而形成。本文综述了Gemini表面活性剂结构特征与性能，对其应用开发进行了详细的介绍，并指出了今后发展的方向。 关键词：表面活性剂；Gemini表面活性剂；结构特征；性能；应用表面活性剂是一类具有两性结构的有机化合物，具有不对称的两亲基团，易在界面或表面产生自聚集行为并大幅度地降低水溶液表面张力，从而成为一类重要的精细化学品，被广泛应用于日化、轻工、纺织建筑与石油等工业生产领域。它用量虽小，对改进技术，提高产品质量，增产节约却收效显著，有“工业味精”之称。探索具有高表面活性的新型表面活性剂一直是热门课题，但真正从概念意义上突破的探索并不多，Gemini表面活性剂[1]是其中突出一例。Gemini表面活性剂是一类具有特殊分子结构的表面活性剂，它是通过一个联结(spacer)基团将两个单烷基链单头基普通表面活性剂在离子头基处以化学键连接在一起的二聚体。由于Gemini表面活性剂所具有的特殊结构，从而具有某些特殊的性质，特别是具有更高的表面活性及其他物理化学特性。由于近年来国内外对Gemini表面活性剂合成和性能研究的快速发展，为高表面活性的Gemini表面活性剂的广泛应用提供了基础。 1Gemini表面活性剂的研究现状 双子表面活性剂的研究开始于1971年，Buton等[2]首次合成了一类阳离子型Gemini表面活性剂：烷基-α，ω-双二烷基双甲基烷基溴化铵[C m H2m+1N* (CH3)2Br-]2(CH2)s，并对它们的表面活性和临界胶束浓度进行了研究。1990年，伴随阴离子型Gemini的合成，拉开了Gemini系统研究工作的序幕。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Gemini型表面活性剂。到1994年，Q．Huo等对联接基团连接的离子头基和烷基链不同的双子表面活性剂进行研究，并考察了它们的应用价值[3,4]。Reilkoodao等又对联接基团连接碳氟疏水链的双子表面活性剂展开了研究。对双子表面活性剂的表面活性、界面性质、聚集数、增溶性质等方面的报道已相

粘弹性表面活性剂压裂液新技术进展

文章编号:1674-5086(2009)02-0125-05 粘弹性表面活性剂压裂液新技术进展* 王均,何兴贵,周小平,王萍,关兴华 (中国石化石油工程西南公司井下作业分公司研究所,四川德阳618400) 摘 要:将粘弹性表面活性剂压裂液研究进展分为四个部分:粘弹性表面活性剂压裂液成胶破胶机理研究与认识、粘弹性表面活性剂研制与优选、粘弹性表面活性剂压裂液性能评价与研究、改性疏水(缔合)聚合物与粘弹性表面活性剂复合压裂液。通常粘弹性表面活性剂压裂液不含聚合物,只有几种添加剂,在含盐介质中自动成胶而不需要交联剂,遇地层产出油气和水会自动破胶而不需要破胶剂;该体系配液方便,操作性强,可有效控制缝高,施工摩阻小,在低渗透储层中滤失量小,储层伤害小,压后油气增产效果显著,特别适合渗透率小于5 10-3 m2的油气层压裂,在高渗透层中渗透率又比胍胶压裂液大而有利于采用端部脱砂压裂工艺。加强改性疏水(缔合)聚合物制备与应用研究以降低粘弹性表面活性剂压裂液成本是粘弹性表面活性剂压裂液研究的重要方向。 关键词:压裂液;粘弹性表面活性剂;改性疏水(缔合)聚合物;研究;进展;应用 中图分类号:TE357.11 文献标识码:A DO I:10.3863/.j i ssn.1674-5086.2009.02.032 粘弹性表面活性剂压裂液VES(V isco-E lasitic Surfactant)由低分子长链脂肪酸衍生物季铵盐阳离子表面活性剂、盐溶液、激活剂和稳定剂几种添加剂组成[1-2]。其中,表面活性剂相当于常规压裂液中胍胶增稠剂,其分子质量比胍胶小5000倍[3],分子结构中含有亲水基和长链疏水基,在水中疏水基被周围亲水基包裹形成球状胶束,在盐介质中,引进的阴离子能平衡表面活性剂阳离子间的电荷斥力,形成蠕虫状或柔性棒状胶束,当粘弹性表面活性剂达到临界浓度时,蠕虫状或柔性棒状胶束相互缠绕而形成高粘弹性的空间网状胶束结构,能有效携带支撑剂和造缝[1-4];遇地层中的油气和水后,网状胶束结构中的亲油基和亲水基使油气和水增溶而崩解成低黏度球状胶束,实现粘弹性表面活性剂压裂液的自动破胶以利于残液的返排[1-4];粘弹性表面活性剂压裂液流动摩阻小,只有清水摩阻的25%~ 40%[5]和常规压裂液摩阻的33%[6],且具有控缝高而造长缝的作用[6-7];表面活性剂压裂液不含聚合物,破胶后没有胍胶压裂液那样在地层中残留60%以上的固体残渣而导致油气层的严重伤害[8-9];表面活性剂压裂液滤失量小,压裂液效率高,伤害性小,特别适合渗透率<5 10-3 m2的低渗透油气层的压裂改造[5-10];表面活性剂压裂液有效携砂黏度为25mPa s,比胍胶压裂液在同等条件下最小携砂黏度>50mPa s小一倍[5],不需要交联剂及破胶剂,配方组成简单,现场可操作性强,在国内外获得了广泛应用,早在2000年,国外采用表面活性剂压裂液施工就达2400井次[11]。川西致密砂岩气藏渗透率远低于5 10-3 m2,表面活性剂压裂液具有广泛的应用前景,因此,综述粘弹性表面活性剂压裂液在国内外的研究进展和应用现状具有十分重要的意义。 1 VES研究进展 纵观国内外粘弹性表面活性剂压裂液研究历程,粘弹性表面活性剂压裂液研究始于1997年,在10年时间内取得了长足进展,主要表现在四个方面:一是粘弹性表面活性剂压裂液成胶破胶机理的研究与认识;二是粘弹性表面活性剂的优选与制备;三是粘弹性表面活性剂压裂液性能的实验评价与研究;四是发展了改性疏水(缔合)聚合物与粘弹性表面活性剂复合压裂液。 1.1 VES成胶破胶机理研究与认识 根据粘弹性表面活性剂压裂液流经盐水和煤油浸泡岩芯的流动实验研究,在经盐溶液浸泡岩芯的进口端有大量的表面活性剂残留,其残留量比岩芯 第31卷 第2期 西南石油大学学报(自然科学版) V o.l31 N o.2 2009年 4月 Journa l o f South w est P etroleu m U n i versity(Sc i ence&T echno logy Editi on) A pr. 2009 *收稿日期:2008-01-31 作者简介:王均(1962-),男(汉族),四川威远人,工程师,主要从事石油工程地质和酸化压裂等井下工艺技术研究及管理。

第十章 表面活性剂

第十章表面活性剂习题 （一）名词解释 1.表面活性剂 2.HLB值 3.昙点 4.Krafft点 5.增溶作用 6.Critical Micelle Concentration（CMC） （二）选择题 单项选择题 1. 下列关于表面活性剂说法错误的是( ) A. 一般来说表面活性剂静脉注射的毒性大于口服 B. 表面活性剂与蛋白质可发生相互作用 C. 表面活性剂中，非离子表面活性剂毒性最大 D. 表面活性剂长期应用或高浓度使用于皮肤或黏膜，会出现皮肤或黏膜损伤 E. 表面活性剂的剌激性以阳离子型表面活性剂最大 2. 聚山梨酯类表面活性剂溶血作用的顺序为( ) A. 聚山梨酯20>聚山梨酯60>聚山梨酯40>聚山梨酯8O B. 聚山梨酯80>聚山梨酯60>聚山梨酶40>聚山梨酯20 C. 聚山梨酯80>聚山梨酯40>聚山梨酶60聚山梨酯20 D. 聚山梨酯40>聚山梨酯20>聚山梨酯60聚山梨酯80 E. 聚山梨酯40>聚山梨酯80聚山梨酯60>聚山梨酯20 3. 下列具有起昙现象的表面活性剂是( ) A. 硫酸化物 B. 磺酸化物 C. 脂肪酸山梨坦类 D. 聚山梨酯类 E. 肥皂类 4. 最适合做W/O型乳化剂的HLB值是( ) A. 1-3 B. 3-8 C. 7-15 D. 9-13 E. 0.5-20 5. 下列属于两性离子型表面活性剂是( ) A. 肥皂类 B. 脂肪酸甘油酯 C. 季铵盐类 D. 卵磷脂 E. 吐温类

6. 表面活性剂的增溶机理，是由于形成了( ) A. 络合物 B. 胶束 C. 复合物 D. 包合物 E. 离子对 7. 月桂醇硫酸钠属于( ) A. 阴离子型表面活性剂 B. 阳离子型表面活性剂 C. 非离子型表面活性剂 D. 两性离子型表面活性剂 E. A、B、C均是 8. 表面活性剂中毒性最小的是( ) A. 阳离子型表面活性剂 B. 阴离子型表面活性剂 C. 氨基酸型两性离子型表面活性剂 D. 非离子型表面活性剂 E. 甜菜碱型两性离子型表面活性剂 9. 常用表面活性剂溶血作用的大小次序是( ) A. 聚氧乙烯烷基醚>聚氧乙烯烷芳基醚>聚氧乙烯脂肪酸酯>聚山梨酯类 B. 聚氧乙烯烷基醚<聚氧乙烯烷芳基醚<聚氧乙烯脂肪酸酯<聚山梨酯类 C. 聚山梨酯类>聚氧乙烯烷芳基醚>聚氧乙烯脂肪酸酯>聚氧乙烯烷基醚 D. 聚氧乙烯烷芳基醚<聚氧乙烯烷基醚<聚山梨酯<聚氧乙烯脂肪酸酯类 E. 聚氧乙烯烷芳基醚<聚山梨酯<聚氧乙烯烷基醚<聚氧乙烯脂肪酸酯类 10. 具有Krafft点的表面活性剂是( ) A. 单硬脂酸甘油酯 B. 司盘 C. 肥皂类 D. 聚氧乙烯脂肪酸酯 E. 吐温 11. O/W型乳化剂的HLB值一般在( ) A.7-9 B.5-20 C.8-16 D.3-8 E.15-18 12. 下列属于阳离子型表面活性剂的为( ) A. 肥皂类

电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度

2020年 6 月 9 日 评定 室温：25 0C 大气压：101kpa 一、实验名称：电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度 二、实验目的 1. 用电导法测定十二烷基磺酸钠的临界胶束浓度； 2. 了解表面活性剂的特性及胶束形成原理； 3. 掌握电导率仪的使用方法； 4. 培养学生对日常生活中表面活性剂物质性能的测定能力； 三、实验原理 能使水的表面张力明显降低的溶质称为表面活性物质，特别是具有明显“两亲”性质的分子，既含有亲油的足够长的(大于10～12个碳原子)烃基，又含有亲水的极性基团(通常是离子化的)。由这一类分子组成的物质称为表面活性剂，如肥皂和各种合成洗涤剂等。 表面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的,若按离子的类型分类,可分为三大类： (1) 阴离子型表面活性剂，如羧酸盐[肥皂，C 17H 35COONa]， 烷基硫酸盐[十二烷基硫酸钠，CH 3(CH 2)11SO 4Na]，烷基磺 酸盐[十二烷基苯磺酸钠，CH 3(CH 2)11C 8H 5SO 3Na]等； (2) 阳离子型表面活性剂，多为胺盐，如十二烷基二甲基叔 胺[RN(CH 3)2HCl]和十二烷基二甲基氯化胺[RN(CH 3)Cl]； (3) 非离子型表面活性基，如聚氧乙烯类 [R -O -(CH 2CH 2O)n H]。 表面活性剂进入水中，在低浓度时呈分子状态，并且 三三两两地把亲油基团靠拢而分散在水中。当溶液浓度加大 到一定程度时，许多表面活性物质的分子立刻结合成很大的 集团，形成“胶束”。以胶束形式存在于水中的表面活性物 质是比较稳定的。表面活性物质在水中形成胶束所需的最低 浓度称为临界胶束浓度(critical micelle concentration )，以CMC 表示。在CMC 点上，由于溶液的结构改变导致其物理及化学性质(如表面张力、电导、渗透压、浊度、光学性质等)同浓度的关系曲线出现明显的转折，如图1和图2所示。这个现象是测定CMC 的实验依据，也是表面活性剂的一个重要特征。 本实验利用电导率仪测定不同浓度的十二烷基磺酸钠水溶液的电导率(也可 图2 十二烷基磺酸钠水溶液电导率与浓度的关系 图1 十二烷基磺酸钠水溶液的物理性质与浓度的关系

Q_HZ 002-2019黏弹性表面活性剂NT-1

Q/HZ 定边县鸿泽工贸有限责任公司 企业标准 Q/HZ 002-2019黏弹性表面活性剂NT-1 2019-1-30发布2019-6-1实施定边县鸿泽工贸有限责任公司发布

前言 本标准按照GB/T 1.1-2009 进行编制。 本标准按照Q/SY 1581-2013《石油石化用化学剂通用技术文件编写规范》给出的规范进行命名， 本文件的某些内容可能涉及专利，但本文件的发布机构不承担和识别这些专利的责任。 本标准由定边县鸿泽工贸有限责任公司提出。 本标准起草单位：定边县鸿泽工贸有限责任公司。 本标准主要起草人：李天文，余小千

Q/HZ 002-2019 黏弹性表面活性剂NT-1 1 范围 本标准规定了黏弹性表面活性剂NT-1的技术要求、试验方法、检验规则、包装、运输和贮存。 本产品适用于黏弹性表面活性剂NT-1的检测。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 6678-2003 化工产品采样总则 GB/T 6680 液体化工产品采样通则 3 技术要求 调节剂ZB-T的质量应符合下表的规定 4 试验方法 4.1 外观检验 取50 mL 试样于100 mL 比色管中，目视观察。 4.2 表面张力 4.2.1 试验仪器 表界面张力仪：K100型或同类产品； 4.2.2 检验步骤 用蒸馏水配制0.5%黏弹性表面活性剂的水溶液，用K100型表界面张力仪测定其表面张

力值。 4.2 粘度 4.2.1 仪器 A.直读式粘度计：范35型或同类产品 B.样品杯 4.2.2 试验步骤 将质量分数为5%的双羧基表面活性剂水溶液，倒入样品杯中，放置在一起的样品杯托架上，调节高度使测试液体的液面正好在转筒的测量线处。将粘度计的转速调至600r/min ，待读值稳定后读取并记录为Ф600。 6002 1 Φ=η 5 检验规则 5.1 检验分类 本标准所有检验项目均为出厂检验项目。 5.2 出厂检验 产品按照本标准第3章中各项要求进行检验，检验合格后在产品包装上粘贴“合格证”，检验合格的产品方可出厂。 5.3 判定规则 检验结果全部符合本标准规定的产品为合格品。若检验结果中出现不符合本标准规定的指标，允许复检一次，复检应在同一批产品中加倍抽样，判定以复检结果为准。 6 标签、标志、包装、运输、贮存 6.1 标志 产品包装桶上应有牢固清晰的标志，其内容为净重、产品名称、生产厂家、批号等。 6.2 包装

表面活性剂解析

表面活性剂：是一种加入很少即能明显降低溶剂（通常为水）的表面（或界面张力），改变 物系的界面状态，能够产生润湿、乳化、起泡、憎溶及分散等一系列作用，从而达到实际应用的要求的精细化学品。在结构上至少存在亲水基和疏水基两种基团，一个分子中可以同时 存在多个亲水基，多个疏水基。 分类：（1）按离子类型分类：1）非离子型表面活性剂2）离子型表面活性剂：阴离子、阳离子、两性（2）按表面活性剂的特殊性分类：碳氟表面活性剂、含硅表面活性剂、高分子表面活性剂、生物表面活 性剂、冠醚型表面活性剂。 常见阴离子、阳离子、两性表面活性剂的中英文名、简写及结构 （1）阴离子：十二烷基苯磺酸钠：Sodium dodecyl benzene sulfonate （SDBS 或LAS） 弧比一 3 Na （2）阳离子：苄基三甲基氯化铵:Benzyltrimethylammonium Chloride （TMBAC ） （3）非离子：脂肪醇聚氧乙烯醚：Primary Alcobol Ethoxylate （AE 或AEO） R-O-（CH2CH2O） n-H （4）两性：十二烷基甜菜碱：Dodecyl dimethyl betaine （BS-12）C12H25-N+（CH3）2CH2COO- 阴离子表面活性剂的合成： （1）烷基苯磺酸盐——烷基芳烃的生产过程: a?以烯烃为烷基化试剂合成长链烷基苯: 反应历程：（质子酸做催化剂） R—CH = CH2 + H+ = R- + CH —CH3 （以AlCl3作催化剂） HCl + AICI3 = H S +—Cl S - ? AICI3 RCh k CH2 + H S +—Cl S - ? AlCl3 = R — + CH- CH V AICI4 — 之后反应： R-CH-CH3 +

实验十四 电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度

实验十四电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度 专业：11化学姓名：赖煊荣座号：32 同组人：黄音彬时间：2014.4.15 Ⅰ、目的要求 1．用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度 2．了解表面活性剂的特性及胶束形成原理 3．掌握电导仪的使用方法 Ⅱ、基本原理 本实验利用电导仪测定不同浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的电导值（或摩尔电导率），并作电导值（或摩尔电导率）与浓度的关系图，从图中的转折点即可求得临界胶束浓度。 Ⅲ、仪器试剂 电导仪、电导电极、恒温水浴、容量瓶（1000 ml）、烧杯（100ml、250ml）、氯化钾（分析纯）、十二烷基硫酸钠（分析纯）、电导水 Ⅳ、实验步骤 1．用电导水或重蒸馏水准确配制0.01 mol〃dm-3的KCl标准溶液。 2．配制0.02 mol〃dm-3表面活性剂（十二烷基硫酸钠）溶液，再配成下表中一系列浓度溶液。 3．调节恒温水浴温度至25℃或其它合适温度。 4．用0.01 mol〃dm-3KCl标准溶液标定电导池常数。 5．吸取10ml的0.02 mol〃dm-3十二烷基硫酸钠溶液于100ml烧杯中，依次移入恒温后的电导水2ml、3ml、5ml、5ml、5ml、5ml、10ml、10ml、10ml、20ml，搅拌，分别测其电导率。 每个溶液的电导读数三次，取平均值。电导仪的使用方法（参见前，略）。 6．列表记录各溶液对应的电导，并换算成电导率或摩尔电导率。 Ⅴ、数据处理 1、实验数据记录 表1 实验室条件的记录表 项目实验开始时实验结束时 温度/℃24.5 25.5 压力/hp 1021.5 1021.3 湿度/% 50 47.8 表2 实验数据记录T=30℃

第10章 表面活性剂

第十章表面活性剂 第一节概述 一、表面活性剂的概念 一定条件下的任何纯液体都具有表面张力,20℃时，水的表面张力为72.75ｍＮ·ｍ-1。当溶剂中溶入溶质时，溶液的表面张力因溶质的加入而发生变化，水溶液表面张力的大小因溶质不同而改变，如一些无机盐可以使水的表面张力略有增加，一些低级醇则使水的表面张力略有下降，而肥皂和洗衣粉可使水的表面张力显著下降。使液体表面张力降低的性质即为表面活性。表面活性剂是指那些具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降的物质。此外，作为表面活性剂还应具有增溶、乳化、润湿、去污、杀菌、消泡和起泡等应用性质，这是与一般表面活性物质的重要区别。 二、表面活性剂的结构特征 表面活性剂分子一般由非极性烃链和一个以上的极性基团组成，烃链长度一般在8个碳原子以上，极性基团可以是解离的离子，也可以是不解离的亲水基团。极性基团可以是羧酸及其盐、磺酸及其盐、硫酸酯及其可溶性盐﹑磷酸酯基﹑氨基或胺基及它们的盐，也可以是羟基、酰胺基、醚键﹑羧酸酯基等。如肥皂是脂肪酸类（R-COO-）表面活性剂，其结构中的脂肪酸碳链(R-)为亲油基团，解离的脂肪酸根（COO-）为亲水基团。 三、表面活性剂的吸附性 1．表面活性剂分子在溶液中的正吸附表面活性剂在水中溶解时，当水中表面活性剂的浓度很低时，表面活性剂分子在水-空气界面产生定向排列，亲水基团朝向水而亲油基团朝向空气。当溶液较稀时，表面活性剂几乎完全集中在表面形成单分子层，溶液表面层的表面活性剂浓度大大高于溶液中的浓度，并将溶液的表面张力降低到纯水表面张力以下。表面活性剂在溶液表面层聚集的现象称为正吸附。正吸附改变了溶液表面的性质，最外层呈现出碳氢链性质，从而表现出较低的表面张力，随之产生较好的润湿性、乳化性、起泡性等。如果表面活性剂浓度越低，而降低表面张力越显著，则表面活性越强，越容易形成正吸附。因此，表面活性剂的表面活性大小，对于其实际应用有着重要的意义。 2．表面活性剂在固体表面的吸附表面活性剂溶液与固体接触时，表面活性剂分子可能在固体表面发生吸附，使固体表面性质发生改变。极性固体物质对离子表面活性剂的吸附在低浓度下其吸附曲线为Ｓ形，形成单分子层，表面活性剂分子的疏水链伸向空气。在表面活性剂溶液浓度达临界胶束浓度时，吸附达到饱和，此时的吸附为双层吸附，表面活性剂分子的排列方向与第一层相反，亲水基团指向空气。提高溶液温度，吸附量将随之减少。对于非极性固体，一般只发生单分子层吸附，疏水基吸附在固体表面而亲水基指向空气，当表面活性剂浓度增加时，吸附量并不随之增加甚至有减少的趋势。 固体表面对非离子表面活性剂的吸附与前相似，但其吸附量随温度升高而增大，且可以从单分子层吸附向多分子层吸附转变。 第二节表面活性剂的分类 根据分子组成特点和极性基团的解离性质，将表面活性剂分为离子表面活性剂和非离子表面活性剂。根据离子表面活性剂所带电荷，又可分为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。一些表现出较强的表面活性同时具有一定的起泡、乳化、增溶等应用性能的水溶性高分子，称为高分子表面活性剂，如海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚维酮等，但与低分子表面活性剂相比，高分子表面活性剂降低表面张力的能力较小，增溶力、渗透力弱，乳化力较强，常用做保护胶体。 一、离子表面活性剂

高分子表面活性剂在表面施胶中的应用

摘要：表面活性剂在造纸中有很大的应用，例如在制浆、湿部、脱墨、涂布加工等方面。本文主要综述了几种主要的高分子表面活性剂如：阳离子淀粉，AKD 专用高分子表面活性剂，壳聚糖，聚乙烯醇，羧甲基纤维素等在表面施胶中的应用。 关键词：造纸、高分子表面活性剂、表面施胶。 表面施胶也叫纸面施胶，纸页形成后在半干或干燥后的纸页或纸板的表面均匀涂上胶料。施胶剂分松香型和非松香型两大类，非松香型施胶剂主要用于表面施胶。常用的表面施胶剂含有疏水基和亲水基，因此广义地说都是表面活性剂。表面施胶剂主要有变性淀粉、聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素(CMC)和聚丙烯酰胺(PAM)等。可根据不同的需要选择不同的表面活性剂，如：提高抗水性，可用AKD、分散松香、石蜡、硬脂酸氯化铬、苯乙烯马来酸酐共聚物及其他合成树脂胶乳等；提高抗油性，可加入有机氟化合物，如全氟烷基丙烯酸酯共聚物，全氟辛酸铬配合物，全氟烷基磷酸盐等；增加防黏性，可加入有机硅树脂；改善印刷性能，主要用变性淀粉、CMC、PVA等[1]；改进干湿强度，可加入PAM、变性淀粉等；改善印刷光泽度和印刷发色性，主要用CMC、海藻酸钠、甲基纤维素、氧化淀粉等。为了提高表面施胶效果，通常采用两种或几种表面活性剂共用的方法。 1. 淀粉是一种天然高分子化合物，它是一种重要的表面施胶剂和纸张增强剂。在造纸工业中，薯类淀粉使用效果较好。天然未改性的淀粉粘度较高，流动性差，容易凝聚，用水稀释后易沉淀，故在表面施胶中常用各种改性淀粉。改性淀粉在较高浓度时仍有较低的粘度，并保持良好的溶解性、粘着力和成膜性能。用于表面施胶的改性淀粉主要有氧化淀粉、阳离子淀粉、阳离子型磷酸酯淀粉、羟烷基淀粉、双醛淀粉、乙酸酯淀粉、酸解淀粉。以下主要介绍阳离子淀粉。 阳离子淀粉通常是指淀粉在一定条件下与阳离子试剂反应制得的产物，阳离子试剂主要有叔胺盐类和季铵盐类阳离子试剂。阳离子淀粉还可以通过淀粉与阳离子型乙烯基单体通过自由基共聚法制得。阳离子淀粉作为表面施胶液的固含量和取代度DS(Degree of Substitutio）是影响表面施胶性能的两个非常重要的因素。阳离子淀粉的品种很多，按取代度来分，主要有低取代度(DS<0.1)和高取代

双子表面活性剂研究进展和应用_张青山

收稿:2002年12月,收修改稿:2003年4月 *通讯联系人 e -mail:bi tzhangq s@https://www.sodocs.net/doc/2f5714710.html, 双子表面活性剂研究进展和应用 张青山* 郭炳南 张辉淼 (北京理工大学化工与环境学院 北京100081) 摘 要 双子表面活性剂是一类新型的表面活性剂,它是由联结基团通过化学键将两个或多个单体表面活性剂连接在一起,由此产生优异的表面活性等一系列的性质,从而获得了广泛的应用。本文就它的合成进展及在生物技术、抗病毒、环境保护、新材料制备等方面的应用作一介绍。 关键词 双子表面活性剂 合成 新材料 抗HI V 水污染 基因转染 中图分类号:O647.2;R962 文献标识码:A 文章编号:1005-281X(2004)03-0343-06 Development and Application of Gemini Surfactants Zhang Qingshan * Guo Bingnan Zhang Huimiao (School of Che mical Engineering and Environment,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China)Abstract Gemini surfactants are reputed as a new generation of surfactants.Two or more surfactants monomer are connected by spacer group through covalent bond.They have been widely used in industry because of a series of better properties.Introduction of its synthesis and applications in biological technology,ant-i HIV,environmental protection and new materials is given. Key words Gemini surfactants;synthesis;ne w materials;ant-i HI V;water pollution;gene transfection 一、引 言 对于表面活性剂人们并不生疏。按其分子结构特征可分为3类:传统型、Bola 型和Gemini 型,如下图所示: O O O Bolaphile conventional amphiphile O O Gemini amphiphile 图 表面活性剂的分子结构示意图Fi g. Schematic molecular s tructure of surfactants 传统的表面活性剂由一个亲水头基和一个疏水尾链组成。Bola 型表面活性剂是由两个极性头基用一根或多根疏水链连接键合起来的化合物,它形似南美土著人的一种武器Bola(一根绳的两端各连接一个球)而得名。Gemini 型称双子表面活性剂,是通过联结基团(spacer)将两个两亲体在头基处或紧靠头基处连接(键合)起来的化合物[1] 。这类表面活性 剂曾被称为双阳离子洗涤剂、双季铵盐表面活性剂 和二聚表面活性剂 [2] 。 二、双子表面活性剂合成进展 11合成概况 从合成角度考察。第一个双子表面活性剂早在20世纪70年代初就已面世,1971年Bunton 等人合成了C 16H 33Me 2N + (C H 2)n N + Me 2C 16H 33#2Br - (n =2,4,6)并用其作为氢氧根离子与2,4-二硝基氯(或氟)苯亲核取代反应的催化剂。随后1974年 ?o?′±等人,1979年Parreira 等人,1985年Devinsky 先后合成了一些不同联结基团和不同疏水链的新季铵盐双子表面活性剂。 20世纪90年代以后,Zana 小组 [2)4] 、Menger 小 组[5] 、Rosen 小组[6] 和其他许多化学家发表了大量论 文[8)17],申请了许多专利。 1993年,Zhu 和Okahara 报道了阴离子表面活性 第16卷第3期2004年5月 化 学 进 展 PROGRESS I N C HE MISTRY Vol.16No.3 May,2004

电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度

实验十七电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度 一、目的要求 1．用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度 2．了解表面活性剂的特性及胶束形成原理 3．掌握电导仪的使用方法 二、基本原理 表面活性物质在水中形成胶束所需的最低浓度称为临界胶束浓度，以CMC表示。在CMC点上，由于溶液的结构改变导致其物理及化学性质（如表面张力、电导、渗透压、浊度、光学性质等）同浓度的关系曲线出现 明显的转折，如图1所示。这个现象是测 定CMC的实验依据，也是表面活性剂的 一个重要特征。 表面活性剂成为溶液中的稳定分子可 能采取的两种途径：1、是把亲水基留在 水中，亲油基伸向油相或空气；2、是让 表面活性剂的亲油基团相互靠在一起，以 减少亲油基与水的接触面积。前者就是表 面活性剂分子吸附在界面上，其结果是降低界面张力，形成定向排列的单分子膜，后者就形成了胶束。由于胶束的亲水基方向朝外，与水分子相互吸引，使表面活性剂能稳定地溶于水中。 在溶液中对电导有贡献的主要是带长链烷基的表面活性剂离子和相应的反离子，而胶束的贡献则极为微小。从离子贡献大小来考虑，反离子大于表面活性剂离子。当溶液浓度达CMC时，由于表面活性剂离子缔合成胶束，反离子固定于胶束的表面，它们对电导的贡献明显下降，同时由于胶束的电荷被反离子部分中和，这种电荷量小，体积大的胶束对电导的贡献非常小，所以电导急剧下降。 对于离子型表面活性剂溶液，当溶液浓度很稀时，电导的变化规律也和强电解质一样；但当溶液浓度达到临界胶束浓度时，随着胶束的生成，电导率发生改变，摩尔电导急剧下降，

这就是电导法测定CMC的依据。 本实验利用电导仪测定不同浓度的十二烷基硫酸钠水溶液的电导值（或摩尔电导率），并作电导值（或摩尔电导率）与浓度的关系图，从图中的转折点即可求得临界胶束浓度。 三、实验步骤 1．调节恒温水浴温度至25℃ 2．吸取10ml的0.02 mol〃dm-3十二烷基硫酸钠溶液于100ml烧杯中，依次移入恒温后的电导水2ml、3ml、5ml、5ml、5ml、5ml、10ml、10ml、10ml、20ml，搅拌，分别测其电导率。 每个溶液的电导读数三次，取平均值。 3．列表记录各溶液对应的电导，并换算成电导率或摩尔电导率。 四、数据记录与处理 表一：环境条件 表二：实验数据记录 T=25℃ 由上表作出电导值（或摩尔电导率）与浓度的关系图如下:

VES_SL粘弹性表面活性剂压裂液的研究及现场应用

VES -SL 粘弹性表面活性剂压裂液的 研究及现场应用 李爱山1,2,杨　彪2,马利成2,鞠玉芹2,黄　波2 (1.中国石油大学(华东)石油工程学院,山东东营257061; 2.中国石化股份胜利油田分公司采油工艺研究院,山东东营257000) 摘要:为了降低压裂改造过程中压裂液对油藏和支撑裂缝的伤害,开发研制了VES -SL 粘弹性表面活性剂压裂液,并利用RCV6300毛细管流变仪等试验仪器,对该压裂液的性能进行了研究。室内评价结果表明,VES -SL 粘弹性表面活性剂压裂液在100℃和170s -1的条件下,经过1h 的剪切,其粘度在130m Pa s 以上;在120℃和170s -1的条件下,经过1h 的剪切,其粘度达50m Pa s 以上;随剪切时间的延长,该压裂液粘度变化很小;随温度的降低,该压裂液粘度具有很好的恢复性。试验结果表明,该压裂液粘度高且成本低,对地层的伤害要比H PG 压裂液低50%左右。现场试验证实,VES -SL 粘弹性表面活性剂压裂液的摩阻相当于清水摩阻的25%～30%,比HPG 压裂液的摩阻低1M P a /1000m ,2口压裂井共增产原油5600t 。使用该压裂液进行压裂施工,可以有效地降低压裂液对油藏和支撑裂缝的伤害,同时提高油井的增产效果。 关键词:压裂液;粘度;地层伤害;裂缝导流能力;现场试验 中图分类号:TE357.12文献标识码:A 文章编号:1009-9603(2006)06-0097-04 在低渗透油藏的改造过程中,为了降低压裂液 对油藏和支撑裂缝的伤害,开发了种类繁多的压裂 液体系[1]。其中,由于粘弹性表面活性剂压裂液体 系对油藏和支撑裂缝伤害小且易返排,而成为压裂 液领域的研究重点。粘弹性表面活性剂压裂液不含 高分子聚合物,其增稠性能是由特殊的表面活性剂 分子来实现的,这些具有特定结构的表面活性剂分 子[2]溶解到水中后,能够形成一种类似于高分子线 团结构的胶束,从而使得水溶液具有较高的粘度,因 此可以作为压裂液使用。由于表面活性剂是小分 子,对油藏和支持裂缝伤害小,所以,这类压裂液又 称为清洁压裂液或零伤害压裂液 [3-5]。目前,由于存在着耐温性能不好和成本较高的问题,中国研制的粘弹性表面活性剂压裂液[2,6]的应用受到了限制。经过多年室内合成,研制了VES -SL 粘弹性表面活性剂压裂液(VES -SL 压裂液)① ,并在室内研究的基础上,将该压裂液在现场进行了推广应用,为提高低渗透油藏的压裂改造效果和开发水平奠定了基础。1　VES -SL 压裂液的合成1.1　SL 表面活性剂的合成SL 表面活性剂的合成是研究粘弹性表面活性剂压裂液的关键。由于烃基中的碳原子数和不饱和度对粘弹性表面活性剂压裂液的粘度有一定影响,因此,首先利用不同烃基结构的脂肪酸,合成了一系列不同的表面活性剂体系;然后,在表面活性剂浓度为5%,助剂I (一种阴离子表面活性剂)浓度为1%,试验温度为90℃的条件下,测试了烃基结构对表面活性剂压裂液的性能影响。试验发现,表面活性剂中碳原子数越多,形成的压裂液粘度越高;而当碳原子数相同时,表面活性剂中烃基不饱和度对所 形成的压裂液粘度影响不大。 通过室内合成及评价,将油酸和另外3种化工 原料作为合成SL 表面活性剂的初始原料,在175℃ 的条件下,经过一系列化学反应后,合成了SL 表面 活性剂。收稿日期2006-07-31;改回日期2006-10-12。 作者简介:李爱山,男,高级工程师,1987年毕业于聊城师范学院有机化学专业,1993年获中国科技大学高分子化学专业硕士学位,现为中国石油大学(华东)油气田开发工程专业在读博士研究生,主要从事压裂酸化技术研究工作。联系电话:(0546)8557272,E -m ail :liaishan @vi p.163.co m 。　①李爱山,杨彪,马利成,等.粘弹性表面活性剂压裂液研究.中国石化股份胜利油田分公司采油工艺研究院,2005. 油　气　地　质　与　采　收　率 　2006年11月 PETROLEUM GE OLOGY AND REC OVERY EFFI C I ENCY 第13卷　第6期DOI 牶牨牥牣牨牫牰牱牫牤j 牣cn ki 牣cn 牫牱牠牨牫牭牴牤te 牣牪牥牥牰牣牥牰牣牥牫牥

表面活性剂

一、名词解释 1.表面与界面：界面是指物质的相与相之间的交界面（约几个分子厚的过渡区）。若其中一项为气体，这种界面通常称为表面。 2.表面活性剂：表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和界面上，具有极高的降低表、界面张力的能力和效率。在一定浓度以上的溶液中形成分子有序组合体，从而具有一系列应用功能。 3.表面活性：这种因表面正吸附而使液体表面张力降低的性质称为表面活性。表面活性剂所具有的润湿和反润湿，渗透和防水，乳化和破乳，分散和凝聚，起泡和消泡，洗涤，抗静电，润滑以及增溶等一系列作用称为表面活性。 4.临界胶束浓度（cmc）：表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束，这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度（critical micelle concentration, cmc）。 5.Krafft点与浊点：对离子型表面活性剂，在温度较低时，表面活性剂的溶解度一般都较小，当达到某一温度时，表面活性剂的溶解度突然增大，这一温度被称为Krafft点。对非离子型表面活性剂则不同，它存在浊点（cloud point），即一定浓度的表面活性剂溶液在加热过程中，表面活性剂突然析出使溶液浑浊的温度点。 6.特劳贝（Traube）规则：在稀水溶液中，当c很小时，γ-c略成直线，每增加一个一CH2一基团时，其负斜率约为原来的三倍。 7.效率和有效值：表面活性剂的效率(efficiency)由测定表面活性剂使水的表面张力明显下降至一定值时的所需浓度来度量的。有效值(effectiveness) 是表面活性剂能使溶液的表面张力降低到可能达到的(一般在cmc附近)最小值（γcmc)。 8.酸值：是指中和1克脂肪中的游离脂肪酸所需的氢氧化钾的毫克数。 9.皂化值：是指水解1克油脂所需要氢氧化钾的克数。 10.冰山结构（iceberg sturcture）：表面活性剂溶于水后，使水中原来的氢键结构重新排列，亲油基周围也形成一“整齐结构”，即所谓“冰山结构”。但这一“整齐结构”随着亲油基相互靠拢/相互缔合过程的发展而破坏。比较有序→比较无序，ΔS增大，ΔH变化不大，ΔG减小的自发过程。 11.水数：将1.0 g非离子表面活性剂溶于30 mL二氧六环中，向得到的溶液中滴加水直到溶液混浊，这时所消耗的水的毫升数，即成为水数。水数也用来表示非离子表面活性剂的亲水性，即水数越大，亲水性越强。 12.增溶作用：由于表面活性剂胶束的存在，使得在溶剂中难溶乃至不溶的物质溶解度显著增加的作用。 13.乳状液：指一种或多种液体以液珠形式分散在与它不相混溶的液体中构成的分散体系，由于体系呈现乳白色而被称为乳状液，形成乳状液的过程称为乳化。 14.润湿：指一种流体被另一种流体从固体表面或固-液界面所取代的过程。 15.泡沫：气体分散于液体中的分散体系，气体是分散相（不连续相），液体是分散介质（连续相）。 16.表面活性剂的稳泡性：指表面活性剂水溶液产生泡沫之后，泡沫的持久性或泡沫“寿命”的长短。 17.洗涤：从浸在某种介质（一般为水）中的待洗物体表面去除污垢的过程称为洗涤。 20.分散：将固体以微小粒子形式分布于分散介质中，形成具有相对稳定性体系的过程。 分散剂：用于使固体微粒均匀、稳定地分散于液体介质中的低分子或高分子表面活性剂统称为分散剂（dispersing agent，dispersant）。