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表面润湿、粘附性能的测量及其在油田表面化学中的应用

作　者: 刘建喜
导　师: 杨武；周峰
学　校: 西北师范大学
专　业: 分析化学
关键词: 自组装膜润湿粘附油田表面化学吸附损耗脱附
分类号: TE39
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

材料表面的润湿和粘附性能在很多领域都有重要的应用价值,如在石油开采过程中、自清洁、微流体器件以及蛋白质与基底之间的相互作用等。本论文利用梯度润湿性表面研究表面润湿和粘附的微观和宏观表征方法,探索两者的对应关系。建立了一种基于不同探测液体的润湿、粘附测量技术,并与原子力显微镜表面的粘附力谱测定技术相结合,研究了油田化学中的润湿和粘附等性质对三次采油过程中表面活性剂的吸附方式、损耗机理以及原油的粘附行为的影响,为石油三采中的驱油机理研究以及驱油剂的选择优化提供理论依据。本论文的主要研究内容及结果如下:1.通过调节溶液中11-巯基-1-十一醇和十八硫醇的摩尔比,在金表面制备了具有梯度润湿性的表面。利用原子力显微镜力-体积测量技术获得的微观粘附力和探测液体润湿、粘附测量等技术考察了模型表面润湿性和粘附性能。上述三种方法测量的结果与接触角测量结果有较好的一致性,探测液体技术是一种理想的表征材料表面润湿和粘附性能的表征方法。还考察了十二烷基苯磺酸钠和原油在梯度润湿性表面的吸附行为。十二烷基苯磺酸钠和原油在梯度润湿性表面的吸附量随自组装膜的表面能和润湿性的降低而逐渐增加,由此可以推断表面活性剂的吸附损耗主要发生在疏水表面。2.合成了一种新颖的含有邻苯二酚基团的咪唑基离子液体。这种具有仿生粘附功能基团的离子液体可以在硅表面形成自组装单分子膜,单分子膜的润湿性、粘附力和摩擦力变化可以通过调节离子液体的阴离子种类来调控,其润湿性变化顺序为Cl﹥BF4﹥NTf2。在离子液体自组装膜表面旋涂一种L-B106的离子液体得到具有良好稳定性的离子液复合薄膜。实验证明离子液体自组装膜增加了L-B106的离子液体在硅基底表面的浸润相容性,使其具有更好的机械性能。3.用原子力显微镜形貌测量和探测液体润湿、粘附测量等技术考察了阴、阳离子型表面活性剂在硅酸盐矿物(云母)表面的吸附行为。结果表明,相同条件下阴离子型表面活性剂比阳离子型表面活性剂更容易在云母表面吸附,浓度过大会使表面活性剂发生层状吸附。上述方法所测量的结果具有很好的一致性。通过旋涂的方法,在硅基底上制备了沥青薄膜。用原子力显微镜形貌测量和探测液体润湿、粘附性能测量等方法考察了沥青在不同浓度阴、阳离子型表面活性剂溶液中的脱附行为。结果表明,阴离子型表面活性剂对沥青具有很好的脱附性,在临界胶束浓度附近具有较好的洗脱性能。用同样的实验方法考察了高温高盐条件下沥青在阴、阳离子型表面活性剂溶液中的脱附行为,沥青薄膜在表面活性剂溶液中处理后其表面润湿性发生改变,沥青的脱附行为也发生变化。

表面润湿、粘附性能的测量及其在油田表面化学中的应用

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