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本课题在分子设计的基础上,以壬基酚,环氧氯丙烷,二甲胺,3-氯-2-羟基丙磺酸钠为原料,在催化剂的作用下经醚化、叔胺化、季铵化,合成了壬基酚甜菜碱两性表面活性剂(NSZ)。通过单因素实验分析和正交试验法对表面活性剂中间体的最佳合成条件进行优化,采用FT-IR对最终产物的结构进行了表征,并测定了该表面活性剂的表面张力、乳化性能、原油/水界面张力以及热稳定性能,为其在油田上的应用提供了理论基础。实验考察了温度、矿化度、表面活性剂浓度、短链醇以及醇浓度和表面活性剂/聚合物二元体系对油水界面张力的影响。实验结果表明在50℃~95℃、NSZ浓度在0.01%~0.3%(质量分数)、模拟水中Na+浓度在7000~13000 mg·L-1、Mg2+浓度在125~300mg·L-1、Ca2+浓度在500~850 mg·L-1范围内变化时,NSZ水溶液与原油间的动态界面张力最低值(DITmin)均低于10-3 mN/m达到超低界面张力。短链醇的加入有助于界面张力的降低,异丙醇浓度(vol%)在3%~4%时可使油水界面张力达到10-5 mN/m数量级。聚合物质量浓度增加,粘度增加,聚合物/表面活性剂二元体系与原油间的界面张力先降低后升高。采用滴体积法测定了壬基酚甜菜碱型两性表面活性剂水溶液在288.15 K、289.15 K、308.15 K、318.15 K、328.15 K时和不同矿化度时的表面张力,并绘制了γ-lgc曲线。通过γ-lgc曲线和Gibbs吸附公式得cmc、γcmc、Γmax、Amin、pC20。由此可知,随着温度的升高,γcmc和Γmax均减小,而cmc、Amin和pC20均增大。无机盐的加入使得表面活性剂的cmc、γcmc和Amin降低,Γmax和pC20增大。本文还计算了壬基酚甜菜碱型两性表面活性剂溶液胶束形成过程的焓与熵,计算结果表明胶束的形成主要是熵驱动过程。利用分水时间法测定了壬基酚甜菜碱型两性表面活性剂的乳化性能。测定结果表明,当温度一定时其乳化性能随表面活性剂浓度的增大先增加后下降;且随着温度的升高乳化性能减弱;并且加入一定量的聚合物有利于乳状液的形成。最后,本文测定了NSZ在85℃下2 d、5 d、15 d、25 d、35 d时与原油的界面张力,其界面张力均保持在超低数量级。