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表麵活性劑溶液的界麵擴張流變學

來源:賽傑奧 瀏覽 11 次 發布時間:2022-09-09

本書以國家科技重大專項的科研成果為基礎,以表麵活性劑溶液的界麵擴張流變學研究為核心,全麵介紹界麵擴張流變學的概念、理論基礎、方法、儀器和數據處理,係統分析模量、相角、彈性、黏性等界麵流變參數的時間、頻率和濃度依賴性與界麵膜性質的關係,探討界麵弛豫過程的特征參數;分類描述了陰離子表麵活性劑、陽離子表麵活性劑、非離子表麵活性劑、兩性離子表麵活性劑和Gemini表麵活性劑在空氣-水和油-水界麵的擴張流變性質;重點闡釋了通過界麵擴張流變學研究手段獲得流體界麵吸附分子相互作用及微觀行為的方式。

表麵活性劑在生產實踐和日常生活中應用廣泛,它通過在溶液中形成聚集體和在界麵上形成吸附膜,改變溶液和界麵性質,發揮著“工業味精”的巨大作用。表麵活性劑在流體界麵上的吸附,與乳狀液和泡沫生成和穩定密切相關,而界麵膜的強度是決定性因素。由於流體界麵吸附膜與體相存在擴散交換的開放體係,對界麵膜強度的有效表征一直是學術界的難題,直到流體界麵流變學飛速發展,這一難題才得到根本性的解決。

表麵活性劑界麵擴張流變學研究在理論和實踐上均具有重要意義。理論上:長期以來,表麵活性劑分子在流體界麵上的吸附機製、相互作用強弱、聚集體形成等界麵行為和過程中缺乏有效的研究手段,界麵擴張流變學研究是探索界麵微觀行為的有力工具。實踐上:界麵擴張流變參數能夠表征界麵吸附膜的強度,與乳狀液和泡沫的穩定性直接相關,能夠指導生產實踐。更為重要的是,界麵擴張流變學研究是新興的領域,國內尚無相關專著。

在國家973計劃和國家科技重大專項的資助下,中國科學院理化技術研究所和勝利油田的聯合研究團隊在表麵活性劑界麵擴張流變學領域進行了長期的探索,獲得了一定的成果。將這些成果總結成書,期待為推動我國流體界麵流變學的發展盡微薄之力。

流體界麵擴張流變學還處於快速發展之中,因此本書主要介紹其方法和應用實例,構架複雜的新型研究手段與應用之間的橋梁,讓具有基礎化學知識的讀者掌握界麵擴張流變研究手段。本書以表麵活性劑溶液的界麵擴張流變學研究為核心,全麵介紹界麵擴張流變學的基礎知識,分類描述不同類型表麵活性劑在空氣-水和油-水界麵的擴張流變性質;重點闡釋通過界麵擴張流變學研究手段獲得流體界麵吸附分子相互作用及微觀行為的方式。在本書寫作上,避免煩瑣的數學推導和理論描述,以界麵擴張流變方法的物理化學意義和儀器應用為重點,強調可操作性。

表麵活性劑溶液的動態界麵張力、擴張模量、擴張相角、擴張彈性和擴張黏性隨時間變化曲線

界麵擴張流變參數與頻率的關係(懸掛滴方法)

界麵擴張流變參數與濃度的關係(懸掛滴方法)

C16G(EO)3PC表麵排布方式的變化

黑色曲線代表烷基鏈;灰色曲線代表EO基團

C16GPB表麵排布方式的變化

全書共六章,在編寫過程中力求做到係統性、科學性和實用性的統一。在敘述上力求深入淺出,其主要成果來源於勝利油田化學驅技術研究及現場應用成果,同時吸收了國內外同行近年來研究的最新成果。

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本書可為大專院校物理化學專業的師生、提高石油采收率相關研究人員和工程技術人員提供指導,對於研究領域涉及流體界麵和兩親性分子的所有研究人員也有一定的借鑒意義。

本文摘編自《表麵活性劑溶液的界麵擴張流變學》【曹緒龍 張 路 祝仰文 王紅豔 潘斌林 元福卿 編著.北京:科學出版社,2021.09】一書。