不同碳链烷基酚基阴非表面活性剂结构与性能研究
本文关键词：不同碳链烷基酚基阴非表面活性剂结构与性能研究
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【摘要】：本文利用分子动力学模拟对不同碳链烷基酚基阴非表面活性剂在油-水界面的界面行为及性质进行研究。通过使用Gromacs软件在Gromos53A6联合力场中对表面活性剂进行模拟,主要内容包括:油-水界面的界面行为、界面性质、抗高温性能、抗盐性能的研究以及这些性质与表面活性剂碳链变化的规律;对不同结构表面活性剂在不同浓度、不同温度、不同离子以及不同离子浓度的环境中的进行对比实验。对于界面行为的研究以辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐(OPES)作为例子进行分析。模拟结果表明OPES可以大幅降低油-水界面的界面张力,在OPES浓度达到饱和浓度时,系统界面张力仅为3.85mN·m-1;OPES中磺酸基是主要亲水基团具有良好的亲水性;温度在318K-373K之间时,界面张力由9.96mN·m-1下降到6.43mN·m-1,这说明OPES具有良好的抗高温性能;当体系中钠离子浓度在1%-5%范围时OPES性质稳定,界面张力仅有1.46mN·m-1的小幅增加,因此OPES具有良好的耐盐性。通过对不同碳链长度的烷基酚聚氧乙烯醚磺酸盐的对比研究发现:1、当m=6时表面活性剂在纯油-水界面的界面活性最强,随着碳链的增长亲水基与水分子之间的作用力有微小减弱;2、本文所研究的一系列表面活性剂都可以明显的降低界面张力;3、该系列表面活性剂的界面张力在温度为318K~373K之间均有不同程度的下降;4、在添加1%~5%浓度钠、钙、镁三种离子的体系环境中表面活性剂的界面张力也是仅有小幅上升并且亲水基团对阳离子并不敏感,且该系列表面活性剂抗盐顺序为Na+Mg2+Ca2+。
【关键词】：分子动力学模拟 烷基酚聚氧乙烯醚磺酸盐 抗温 抗盐
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O647.2;TE39
【目录】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-6
- 创新点摘要6-9
- 前言9-11
- 第一章 文献综述11-23
- 1.1 表面活性剂的分类11-13
- 1.1.1 阳离子表面活性剂11
- 1.1.2 阴离子表面活性剂11-12
- 1.1.3 非离子表面活性剂12
- 1.1.4 两性表面活性剂12-13
- 1.2 表面活性剂驱油原理13-14
- 1.2.1 降低油水界面的界面张力13
- 1.2.2 减小岩石表面粘附力13-14
- 1.2.3 影响油-水界面的界面膜14
- 1.3 三次采油对表面活性剂的基本要求14
- 1.4 烷基酚聚氧乙烯醚磺酸盐14-15
- 1.5 烷基酚聚氧乙烯醚磺酸盐制备方法15-16
- 1.6 分子动力学模拟简介16-19
- 1.6.1 基本原理16-17
- 1.6.2 力场选择17-18
- 1.6.3 系综选择18-19
- 1.6.4 能量最小化19
- 1.6.5 周期性边界19
- 1.7 国内外对分子动力学模拟在表面活性剂体系中应用的进展19-21
- 1.8 本文主要研究内容21-23
- 第二章 分子动力学模拟流程简介23-30
- 2.1 主要软件介绍23
- 2.2 基本模拟步骤23
- 2.3 优化分子结构23-24
- 2.4 建立力场24-25
- 2.5 模拟模型构建25-26
- 2.6 设置初始条件26-28
- 2.6.1 速度设置26
- 2.6.2 能量最小化26
- 2.6.3 系综选择26-27
- 2.6.4 控温方法27
- 2.6.5 控压方法27-28
- 2.7 添加离子28
- 2.8 数据分析28-30
- 第三章 辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐模拟过程及结论分析30-39
- 3.1 辛基酚聚氧乙烯醚磺酸盐结构及性质30
- 3.2 构建模拟体系30
- 3.3 模拟结果与分析30-39
- 3.3.1 界面形态30-31
- 3.3.2 界面性能31-35
- 3.3.3 温度、盐度对OPES性能影响35-39
- 第四章 不同碳链烷基酚聚氧乙烯醚磺酸盐性质对比39-49
- 4.1 分子结构优化39
- 4.2 烷基酚聚氧乙烯醚磺酸盐界面性能对比39-42
- 4.2.1 各体系密度39-41
- 4.2.2 界面张力41-42
- 4.3 烷基酚聚氧乙烯醚磺酸盐系列表面活性剂抗高温性能对比42-44
- 4.4 烷基酚聚氧乙烯醚磺酸盐系列表面活性剂抗盐性能对比44-49
- 结论49-51
- 附录51-59
- 参考文献59-65
- 发表文章目录65-67
- 致谢67-68
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，本文编号：634216
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