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表面活性剂的分子结构对其水溶液的物化性质具有极大影响。本论文以此为依据,通过分子设计,以生物质腰果酚、多聚甲醛、环氧氯丙烷、二甲胺及3-氯-2-羟基丙磺酸钠为原料,经脱水缩合、醚化、叔胺化及季铵化反应制备出一种结构新颖、纯度较高的腰果酚基磺化甜菜碱Gemini表面活性剂,简称GCSB。通过单因素分析与正交试验对各中间体及目标产物的合成工艺进行优化,采用磷钨酸法对终产物中活性物的含量进行测定,活性物含量为87%wt。此外利用FT-IR与1HNMR对中间体及目标产物的结构进行表征,结果表明其分子结构均与预期相符。采用滴体积法测得GCSB的水溶液表面张力,系统研究了其水溶液的表面性质与胶团化热力学性能,并与其它传统表面活性剂进行对比,结果表明,GCSB的临界胶束浓度(cmc)及cmc下的表面张力分别为0.028 mmol?L-1、26.62 m N?m-1,均远低于比较对象十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)以及腰果酚基磺化甜菜碱表面活性剂(CSB);温度的升高会导致其cmc值降低。热力学性能研究结果表明其水溶液的胶束化过程存在焓熵补偿现象,且该过程主要源于熵驱动。采用搅拌法、鼓泡法、分水时间法、接触角测量法等手段对GCSB的泡沫性能、乳化性能、润湿性能及吸附性能进行测试。测定结果表明,GCSB水溶液的起泡能力并不突出,但泡沫半衰期较长。且与十二烷基苯磺酸钠具有良好的协同作用,可极大的改善泡沫稳定性。温度的升高会导致泡沫半衰期缩短,而起泡体积有所提高。35000 mg/L的矿化度时,泡沫体系仍保持一定的起泡与稳泡能力,说明具备良好的耐盐性;308 K下,GCSB作为乳化剂的最适浓度为4×10-5 mol?L-1,其乳化能力随浓度的升高先增强后降低,而温度的升高与油相的烷基链增长均会导致乳液稳定性降低;室温下,GCSB水溶液在石英表面的接触角最小值为18.2?,最大值为53.6?,且随浓度的增加而先增大后减小;GCSB在油砂表面的最大吸附量在4-4.5 mg?g-1左右,饱和吸附量随溶液浓度、吸附时间及液固比的增加而逐渐增加,最终趋于恒定。最后,本实验利用旋滴法探索了浓度、温度以及矿化度对GCSB溶液与原油间油-水界面张力的影响。结果表明,GCSB可降低油-水界面张力至超低水平,改变温度和矿化度后界面张力的波动并不大,说明GCSB具备良好的耐温抗盐性。