低聚表面活性剂是将二个或二个以上的同一或几乎同一的表面活性剂单体,在其亲水头基或靠近亲水头基附近用联接基团(spacer group)通过化学键将这些两亲成份联接在一起。低聚表面活性剂在分子量上通常介于传统表面活性剂与高分子表面活性剂之间,它的出现填补了两者之间的空白,结构采用化学键联接而不是简单的物理方法联接,不仅保证了低聚表面活性剂活性成份间的紧密接触,而且不破坏其头基的亲水特征,使得这类表面活性剂呈现出独特的物理化学性质,被誉为新一代的表面活性剂。目前研究较多的低聚表面活性剂是二聚表面活性剂(Gemini),由于合成困难三聚、四聚或更多聚合表面活性剂报道相对较少。本课题根据传统表面活性剂的结构特点,借鉴树状大分子聚酰胺-胺合成方法,合成了两种具有类似树枝状大分子结构的不同类型低聚表面活性剂,并对其性能进行研究。1.季铵盐型四聚表面活性剂的合成及性能以乙二胺、环氧氯丙烷、十二叔胺为原料,通过开环反应和季铵化反应,合成了具有树枝状结构的季铵盐型低聚表面活性剂(4C12AC),采用洗涤和重结晶的方法对产物纯化,用四苯硼钠反滴定法测定了活性物含量。采用红外光谱、核磁共振、元素分析、质谱等分析手段,对产品结构进行表征,结果表明产品理论结构与实际结构相符。4C12AC在水、酸、碱、氯仿和乙醇中有良好的溶解性能,在丙酮、甲苯和石油醚等非极性溶剂中微溶或不溶。4C12AC的Krafft温度小于0℃,与常用的阳离子型和非离子型表面活性剂间的配伍性能良好。4C12AC具有较好的抗硬水稳定性,这使季铵盐型四聚表面活性剂在高矿化度油藏开采中的应用成为可能。应用悬滴法测定了4C12AC的表面活性,结果表明具有四个疏水烷基链的4C12AC的临界胶束浓度(cmc)为0.38mmol/L、表面张力(γcmc)为21.6mN/m,与具有相同烷基链长的十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)和具有双烷基链的Gemini 12-2-12相比,有较高的表面活性。季铵盐四聚表面活性剂具有良好的乳化和增溶性能,乳化和增溶能力明显优于具有相同烷基链长和离子头基的传统表面活性剂DTAC。采用Ross-mile法测定了25℃时季铵盐四聚表面活性剂的泡沫性能,结果表明合成的4C12AC的泡沫性能明显优于DTAC和十二烷基硫酸钠,四聚表面活性剂的起泡性达到了传统表面活性剂的1-2倍。季铵盐四聚表面活性剂4C12AC对大肠杆菌、硫酸盐还原菌具有良好的杀菌效果,在30mg/L时对大肠杆菌杀菌率超过99%,对硫酸盐还原菌的最低杀菌浓度为30mg/L,其杀菌效果明显优于现场常用的杀菌剂十二烷基三甲基苄基氯化铵(1227)。4C12AC的防膨性能明显优于具有相同烷基链的传统表面活性剂DTAC,在2g/L时4C12AC的防膨率已超过80%,而DTAC仅为68%。4C12AC在20%盐酸溶液中对N80钢和A3碳钢具有优良的缓蚀性能,电化学研究表明4C12AC是一种以覆盖效应为主的混合型缓蚀剂,能在金属表面自发吸附形成致密的单分子吸附层,吸附模型满足Langmuir吸附等温式,在模拟油田水介质中碳钢表面的腐蚀产物中主要是FeCO3、Fe2(OH)2CO3和少量铁的氧化物(FeO、FeO(OH))。2.磺酸盐型二聚表面活性剂的合成及性能二乙烯三胺、2-溴乙磺酸钠和酰氯等为原料合成具有双磺酸基团和三烷基支链的阴离子型Gemini表面活性剂(?)(TADS).采用红外光谱、元素分析和1HNMR对TADS进行结构表征,结果表明产物结构与反应设计的目标产物相符。采用悬滴法测定了25℃时Gemini TADS水溶液的表面张力,与传统的表面活性剂十二烷基磺酸钠相比,具有优良的表面活性和较低的临界胶束浓度。TADS与DTAC且有良好的协同作用,随着DTAC的增加,cmc和γcmc均下降,与单剂TADS和DTAC的cmc和γcmc相比,均优于单剂。根据“基团数”法计算了TADS-8和TADS-10的HLB值分别为22、19。测定了产品TADS-8和TADS-10的润湿性能,随着活性剂浓度的增加,亲油表面和亲水表面的接触角均减小,使亲水表面更加亲水,亲油表面发生润湿反转变成亲水表面。随着TADS浓度的增加,产品起泡性和稳泡性增强,在cmc左右,起泡性和稳泡性几乎不变；随着温度的升高,产品的起泡性和稳泡性均增强；随着NaCl浓度的增加,表面活性剂溶液的起泡性能和稳泡性先升高后降低。