疏水基团和亲水基团对用于油田应用的非离子型双子表面活性剂物理化学性质的影响

《Scientific Reports》：Effect of hydrophobic and hydrophilic groups on physicochemical properties of nonionic gemini surfactants for oilfield application

　　

摘要

近年来，为在恶劣的储层环境中使用而开发出具有稳定性的表面活性剂，这一研究领域因其在提高石油采收率方面的应用而备受关注。在此背景下，研究人员合成了四种新型非离子型双子表面活性剂（NGS-1、NGS-2、NGS-3和NGS-4），这些表面活性剂具有不同的尾链结构以及不同的乙氧基单元。这些表面活性剂是以各种烷基乙氧基化醇作为尾链，并以α,α′-二溴对二甲苯作为连接基团来制备的，其结构通过核磁共振和傅里叶变换红外光谱进行了确认。研究人员还利用热重分析仪检测了这些表面活性剂的热稳定性，并在去离子水和盐水中测试了它们的溶解性。此外，还测定了这些表面活性剂的表面特性，包括临界胶束浓度、临界胶束浓度时的表面张力、最大表面过剩量、每个分子的最小表面积、胶束化的吉布斯自由能以及吸附的吉布斯自由能。实验结果表明，除了含有较少乙氧基单元的NGS-3外，其余合成表面活性剂的溶解性均非常好。而在表面活性剂结构中添加一些额外的乙氧基单元后（即NGS-4），其在盐水中的溶解性得到了改善。热重分析结果显示，所有表面活性剂的热分解温度都高于储层温度（90℃）。临界胶束浓度测试表明，具有长线性烷基链的表面活性剂的临界胶束浓度低于那些具有支链烷基链的表面活性剂。这些结果揭示了这些表面活性剂的化学结构对其在恶劣条件下实现预期功能的重要性。