表面活性劑在眾多的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)是以混合物的形式存在的,搭配合適的兩種表面活性劑的混合物可以產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),比單一表面活性劑的使用效果好得多.一般以陰離子與非離子表面活性劑混合應(yīng)用較為常見,而根據(jù)傳統(tǒng)觀點,認為陰､陽離子表面活性劑因其所帶電荷相反不能在一起混合使用,它們可能反應(yīng)生成沉淀,不能相容而失去活性.但隨著對表面活性劑的廣泛使用和深入研究,發(fā)現(xiàn)在適當(dāng)條件下,陰､陽離子表面活性劑混合使用有強烈增效作用,在特殊情況下可產(chǎn)生0.04N/m的表面壓增值.掌握和提高表面活性劑的應(yīng)用技術(shù),會產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益,例如C12H25—O—SO3Na和C12H25—N—(CH3)3Br以1∶1摩爾混合,只需要單一表面活性劑的千分之一,即可得到同樣的表面活性;AS與NDA(三十二烷基丙基季銨鹽)以等摩爾分子混合所形成的絡(luò)合物,其表面活性提高了1~2個數(shù)量級〔2〕.所以,陰､陽離子混合表面活性劑在國內(nèi)外已受到越來越多的研究者和應(yīng)用者的重視.
1 表面活性劑在乳化瀝青中的應(yīng)用
80年代以來,我國開展了這方面的應(yīng)用研究,成功地應(yīng)用于表面活性劑的分離和分析中.使用陰､陽離子和無機乳化劑制備石蠟基石油瀝青—氯丁防水涂料,對過量陰離子活性劑溶液中陽離子活性劑對纖維的吸附機理進行研究,曹健等研制了陰離子與陽離子復(fù)合表面活性劑,復(fù)配以非離子表面活性劑和其它助劑,開發(fā)出ZA系列產(chǎn)品,作為壓裂液助排劑投入現(xiàn)場應(yīng)用,返排情況良好.陰､陽離子混合表面活性劑顯示了很高的表面活性和穩(wěn)定性,并且具備在壓裂施工中使用所需要的其它有關(guān)性質(zhì),未發(fā)現(xiàn)有不相容跡象,使用較為經(jīng)濟.
筆者也曾用陰､陽離子混合表面活性劑制備O/W乳化瀝青,并對其在水利防滲工程中的應(yīng)用進行了研究.
2 實驗部分
用陰､陽離子混合表面活性劑將勝利油田100號瀝青制備成瀝青乳液,其工藝條件如下: 瀝青:水=60:40
陽離子表面活性劑(季胺鹽類):陰離子表面活性劑(烷基苯磺酸鹽)≈5:1
瀝青溫度:
水 溫:
pH 值:6.5~7.5
其工藝流程如圖1,將瀝青和水分別加熱至
分別用3種瀝青乳液與粗骨料(石灰石､碎石)和填料(混合礦粉)制成瀝青混凝土,其配合組成列于表2,同時制得熱瀝青混凝土作下一個試驗的對比.
最后將各種瀝青混凝土用于水利防滲工程,試驗性能列于表3.
試驗結(jié)果表明,利用陰､陽離子混合表面活性劑制備的瀝青乳液,穩(wěn)定性提高;又因陽離子表面活性劑用量減少而使成本降低.利用混合離子乳化瀝青所配制的乳化瀝青混凝土,其滲透系數(shù)可達10
3 討論與分析
陰､陽離子混合表面活性劑的增效作用是明顯的,可是目前還沒有成熟的理論來解釋這個事實.有人建議對于陰､陽離子混合表面活性劑體系的吸附增效作用可用簡單的2-D溶液理論應(yīng)用電中性分劃面來解釋.
通過用陰､陽離子表面活性劑制備瀝青乳液的研究,初步認為:
(1)陽離子表面活性劑､陰離子表面活性劑在瀝青乳化過程中起不同作用.陰離子表面活性劑主要起增效作用,即增強陽離子表面活性劑的乳化作用.陽離子表面活性劑主要起乳化作用,因此制得的瀝青乳液帶正電荷.
(2)從電化學(xué)性質(zhì)的觀點可以認為,陽離子表面活性劑聚積在油水介面上,形成了包圍瀝青液珠的具有一定機械強度､帶有相同的正電荷的堅韌的保護膜,如圖2.這樣可將各個瀝青液珠分開并能阻止其凝聚變大.而陰離子表面活性劑的加入,除了碳氫鏈的相互作用外,不但沒有電荷間的斥力,反而增加了正負電荷間的引力,這就大大促進了兩種離子間的締合,在吸附層中的排列達到較為緊密的程度,即形成了密集､堅固､具有良好彈性和機械強度的復(fù)合膜,大大增加了瀝青乳液的穩(wěn)定性.
值得注意的是,陰､陽離子混合表面活性劑的增效作用主要取決于陰､陽離子表面活性劑的合理搭配(即陰､陽離子表面活性劑的成份､比例等等),搭配不合適不但沒有協(xié)同效應(yīng),還會出現(xiàn)對抗性.如以3∶7摩爾比混合雙氯化季銨鹽(制自四亞甲基二胺)和陰離子表面活性劑suifonoinp-1,可得到較大的協(xié)同效應(yīng),其CMC從0.060%(雙氯化季銨鹽)和0.130%(suifonoinp-1)降低到0.014%(混合).而以6:4摩爾比混合十二烷基硫酸鈉和雙氯化季銨鹽,則其CMC增加到0.440%.通過研究還發(fā)現(xiàn)搭配的烴鏈長短也有很大影響.
4 結(jié)束語
搭配合適的陰､陽離子混合表面活性劑的增效作用是顯著的.但是目前的開發(fā)､應(yīng)用研究還很不夠.這一技術(shù)應(yīng)用的潛力很大,各個領(lǐng)域都應(yīng)積極開發(fā),只要掌握其搭配的規(guī)律,提高應(yīng)用技術(shù),定會產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益.
參考文獻
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