表面潤濕、粘附性能的測量及其在油田表面化學中的應用.pdf

1、材料表面的潤濕和粘附性能在很多領域都有重要的應用價值,如在石油開采過程中、自清潔、微流體器件以及蛋白質與基底之間的相互作用等。本論文利用梯度潤濕性表面研究表面潤濕和粘附的微觀和宏觀表征方法,探索兩者的對應關系。建立了一種基于不同探測液體的潤濕、粘附測量技術,并與原子力顯微鏡表面的粘附力譜測定技術相結合,研究了油田化學中的潤濕和粘附等性質對三次采油過程中表面活性劑的吸附方式、損耗機理以及原油的粘附行為的影響,為石油三采中的驅油機理研究以及

2、驅油劑的選擇優(yōu)化提供理論依據(jù)。本論文的主要研究內容及結果如下:
　　1.通過調節(jié)溶液中11-巰基-1-十一醇和十八硫醇的摩爾比,在金表面制備了具有梯度潤濕性的表面。利用原子力顯微鏡力-體積測量技術獲得的微觀粘附力和探測液體潤濕、粘附測量等技術考察了模型表面潤濕性和粘附性能。上述三種方法測量的結果與接觸角測量結果有較好的一致性,探測液體技術是一種理想的表征材料表面潤濕和粘附性能的表征方法。還考察了十二烷基苯磺酸鈉和原油在梯度潤濕性表

3、面的吸附行為。十二烷基苯磺酸鈉和原油在梯度潤濕性表面的吸附量隨自組裝膜的表面能和潤濕性的降低而逐漸增加,由此可以推斷表面活性劑的吸附損耗主要發(fā)生在疏水表面。
　　2.合成了一種新穎的含有鄰苯二酚基團的咪唑基離子液體。這種具有仿生粘附功能基團的離子液體可以在硅表面形成自組裝單分子膜,單分子膜的潤濕性、粘附力和摩擦力變化可以通過調節(jié)離子液體的陰離子種類來調控,其潤濕性變化順序為Cl﹥BF4﹥NTf2。在離子液體自組裝膜表面旋涂一種 L

4、-B106的離子液體得到具有良好穩(wěn)定性的離子液復合薄膜。實驗證明離子液體自組裝膜增加了L-B106的離子液體在硅基底表面的浸潤相容性,使其具有更好的機械性能。
　　3.用原子力顯微鏡形貌測量和探測液體潤濕、粘附測量等技術考察了陰、陽離子型表面活性劑在硅酸鹽礦物(云母)表面的吸附行為。結果表明,相同條件下陰離子型表面活性劑比陽離子型表面活性劑更容易在云母表面吸附,濃度過大會使表面活性劑發(fā)生層狀吸附。上述方法所測量的結果具有很好的一致