羟基和酯基型Gemini表面活性剂在三种固体表面的润湿与吸附

摘要

表面活性剂溶液在固体表面的润湿广泛应用于浮选、去污、采油、涂层和沉积等行业，因此深入研究表面活性剂溶液在固体表面的润湿性质具有一定的理论和实用价值。目前针对固体表面润湿研究中所涉及的表面活性剂大都为单链型或复配型表面活性剂，而系统研究 Gemini表面活性剂的很少。Gemini表面活性剂与传统单链表面活性剂相比具有良好的水溶性、较低的临界胶束浓度（CMC）和较低的Krafft点等特点，表现出更加优异的表面活性。
　　本文以自制的羟基和酯基型 Gemini双季铵盐表面活性剂为研究对象，在考察其表面活性的基础上，采用座滴法测试系列 Gemini表面活性剂溶液在聚四氟乙烯（PTFE）、石蜡和煤沥青三种固体表面的接触角，表面张力进一步研究了Gemini表面活性剂溶液在PTFE、石蜡和煤沥青三种固体表面的铺展系数和粘附功，并以此评价羟基和酯基型 Gemini表面活性剂溶液在PTFE、石蜡和煤沥青固体表面的润湿性和粘附性。
　　研究发现，Gemini双季铵盐表面活性剂溶液的表面张力及其在PTFE和石蜡表面的接触角均随浓度的增大而减小,当浓度超过 CMC后趋于平稳。在一定浓度范围内羟基和酯基型Gemini表面活性剂溶液在PTFE表面的粘附张力与表面张力均呈线性关系，当浓度小于CMC时表面活性剂在气-液界面的吸附量大于 PTFE-水界面吸附量；对于石蜡而言，在吸附初始阶段只有12-2-12和14-2-14两种酯基型Gemini表面活性剂溶液的表面张力γ????与其在石蜡表面的粘附张力γ????cosθ大体呈线性关系。Gemini表面活性剂在PTFE和石蜡表面的粘附功随浓度的变化趋势类似，均呈先减小后增大、最后趋于平稳的趋势。对PTFE和石蜡润湿性较好的表面活性剂在PTFE和石蜡表面的粘附性也较好，Gemini表面活性剂在PTFE和石蜡表面的润湿和吸附过程可分为四个阶段。
　　羟基型 Gemini表面活性剂溶液在煤沥青表面的接触角随疏水链长度的增长呈先减小后增大趋势，其中C12-OH在煤沥青表面的润湿效果最好；对于m-n-m酯基型Gemini表面活性剂而言，接触角随疏水链长度的增长而降低。当疏水链长度一定时，m-6-m在煤沥青表面的润湿效果比m-2-m好。在一定浓度范围内，C10-OH、C12-OH、和12-2-12三种Gemini表面活性剂溶液的表面张力与其在煤沥青表面粘附张力呈线性关系。除14-6-14外，其余系列Gemini表面活性剂在浓度小于CMC时γ????与cosθ在大体上满足 Zisman理论。对煤沥青润湿性较好的羟基型表面活性剂溶液在煤沥青表面的粘附性较差。煤沥青表面的Zeta电位随Gemini表面活性剂浓度的增大呈先增大后趋于平稳的趋势，Gemini表面活性剂能有效改变煤沥青表面的电性和电荷量。

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第一章 文献综述及选题意义

1.1 Gemini表面活性剂的性质及应用

1.2 表面活性剂在固体表面的润湿理论

1.3 表面活性剂在固体表面润湿性的研究进展

1.4 选题意义及研究内容

第二章 Gemini表面活性剂的合成及表面活性研究

2.1 实验原料和试剂

2.2 实验仪器

2.3 Gemini双季铵盐表面活性剂的合成

2.4 Gemini表面活性剂的表面活性研究

2.5 本章小结

第三章 羟基型Gemini表面活性剂在PTFE和石蜡表面的润湿规律研究

3.1实验材料及仪器

3.2 实验方法

3.3 羟基型Gemini表面活性剂在PTFE和石蜡表面的润湿

3.4 羟基型Gemini表面活性剂在PTFE和石蜡表面的润湿和吸附机理

3.5 本章小结

第四章 酯基型Gemini表面活性剂在PTFE和石蜡表面的润湿规律研究

4.1 实验材料及仪器

4.2 实验方法

4.3 酯基型Gemini表面活性剂在PTFE和石蜡表面的润湿

4.4 酯基型Gemini表面活性剂在PTFE和石蜡表面的润湿和吸附机理

4.5 本章小结

第五章 Gemini表面活性剂与煤沥青表面的相互作用

5.1 实验原料

5.2 实验仪器

5.3 实验方法

5.4 原料煤沥青的性质分析

5.5 Gemini表面活性剂在煤沥青表面的润湿性

5.6 Gemini双季铵盐表面活性剂溶液对煤沥青表面Zeta电位的影响

5.7 Gemini表面活性剂在煤沥青表面润湿吸附机理

5.8 本章小结

第六章 总结和建议

6.1 总结

6.2 建议

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文

附录