一種陰陽離子表面活性劑混合體系凝膠及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于表面活性劑聚集體領(lǐng)域，具體涉及一種陰陽離子表面活性劑混合體系凝膠及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]凝膠具有固體和液體兩方面的性質(zhì)，在石油工業(yè)、材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有重要而廣泛的應(yīng)用。表面活性劑在溶液中可以形成各種聚集體結(jié)構(gòu)，如膠束、平面層狀結(jié)構(gòu)、囊泡、液晶等，這些聚集結(jié)構(gòu)又可以進(jìn)一步組裝形成具有多維度、多層次、多功能的超分子結(jié)構(gòu)，其中某些體系由于具有極高的粘彈性而被稱為表面活性劑凝膠。近年來，表面活性劑凝膠的研宄一直是膠體與界面科學(xué)領(lǐng)域的一個熱點(diǎn)。
[0003]目前，表面活性劑凝膠體系在藥物載體、控制釋放、油田化學(xué)等領(lǐng)域已經(jīng)展現(xiàn)出了優(yōu)良的特性和應(yīng)用價值。研宄表明，將囊泡凝膠化進(jìn)行藥物緩釋有利于提高緩釋體系的穩(wěn)定性和藥物的緩釋時間，并且能夠達(dá)到雙重緩釋的效果。同時，由于磷脂分子的生物相容性，將脂質(zhì)囊泡凝膠化可以使載藥拓寬到局部皮膚給藥，可以使凝膠化的脂質(zhì)體具有更高的載藥量和對外界刺激的穩(wěn)定性。在材料科學(xué)領(lǐng)域用單分散的單層囊泡凝膠體系制備的介孔硅材料，可以保持凝膠狀態(tài)，為合成介孔材料提供了一種新途徑。在油田化學(xué)中，陽離子表面活性劑形成的蠕蟲狀膠束凝膠已經(jīng)作為壓裂液用在采油過程中，流動性增強(qiáng)，不會留下殘留，而且束懸沙效果好，濾失量少。
[0004]到目前為止，表面活性劑凝膠的制備一般使用碳?xì)浔砻婊钚詣?，包括非離子型表面活性劑、離子型表面活性劑、兩性離子型表面活性劑或者其復(fù)配體系。而碳氟表面活性劑作為一種新型表面活性劑，具有高表面活性、高化學(xué)穩(wěn)定性以及既疏水又疏油的特性，這些獨(dú)特的性質(zhì)使得它們在許多領(lǐng)域具有一般碳?xì)浔砻婊钚詣┎豢扇〈膽?yīng)用，在表面活性劑領(lǐng)域引起了極大的研宄熱潮。而且由于碳氟鏈的特性，當(dāng)其與碳?xì)浔砻婊钚詣?fù)配時往往會表現(xiàn)出一些特殊性質(zhì)，如協(xié)同效應(yīng)強(qiáng)、表面活性高、相行為豐富等。但是，有關(guān)碳氟表面活性劑形成的凝膠報道還很少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對以上問題，本發(fā)明的目的是提供一種陰陽離子表面活性劑混合體系凝膠的制備方法。
[0006]本發(fā)明的另一目的是提供一種通過上述方法制得的陰陽離子表面活性劑混合體系凝膠。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種陰陽離子表面活性劑混合體系凝膠的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0008]利用陰離子交換劑將陽離子碳?xì)浔砻婊钚詣┤芤褐械柠u素離子交換為氫氧根離子，得到溶液A，并用標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液對溶液A的濃度進(jìn)行標(biāo)定；
[0009]將陰離子碳氟脂肪酸表面活性劑和所述溶液A加入三蒸水中，三者的量須滿足:陰離子碳氟脂肪酸表面活性劑與溶液A中的溶質(zhì)的濃度之和為0.050-0.130mol.L—1，并且二者的摩爾比為8:2-1:1 ；
[0010]攪拌下，加熱至陰離子碳氟脂肪酸表面活性劑完全溶解，繼續(xù)反應(yīng)30-60min ;
[0011]反應(yīng)結(jié)束后，待溶液冷卻至室溫，然后離心除去泡沫，將除去泡沫的溶液恒溫保持4-8周，得到所述凝膠。
[0012]在上述制備方法中，優(yōu)選地，所述陰離子交換劑為強(qiáng)堿型離子交換樹脂，進(jìn)一步優(yōu)選為 CG-400 或 IRA910。
[0013]在上述制備方法中，優(yōu)選地，所述陽離子碳?xì)浔砻婊钚詣槭榛谆然@、十二烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨或十六烷基三甲基溴化銨。
[0014]在上述制備方法中，優(yōu)選地，所述陰離子碳氟脂肪酸表面活性劑為全氟辛酸、部分氟代壬酸、全氟或部分氟代癸酸、全氟或部分氟代十一酸、全氟或部分氟代十二酸。
[0015]在上述制備方法中，優(yōu)選地，所述加熱的溫度為55-100°C ;所述離心的轉(zhuǎn)速為600-1200r/min。
[0016]在上述制備方法中，優(yōu)選地，所述恒溫的時間是以反應(yīng)達(dá)到平衡的時間確定。
[0017]在上述制備方法中，優(yōu)選地，所述恒溫的溫度為25_50°C。
[0018]在上述制備方法中，優(yōu)選地，所述反應(yīng)達(dá)到平衡的判斷標(biāo)準(zhǔn)是利用偏光片觀察溶液偏光紋理不再發(fā)生變化時反應(yīng)達(dá)到平衡。
[0019]在上述制備方法中，優(yōu)選地，在所述恒溫過程中，包括通過震蕩促進(jìn)反應(yīng)達(dá)到平衡的操作。在制備過程中，可間斷性地對溶液輕輕震蕩，以縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時間。
[0020]本發(fā)明提供的陰陽離子表面活性劑混合體系凝膠的制備方法，其工藝簡單，制得的凝膠粘彈性強(qiáng)，屬于剛性凝膠。此外，該凝膠由多面體囊泡密堆積形成，結(jié)構(gòu)新穎。
[0021]本發(fā)明還提供了一種通過上述方法制得的陰陽離子表面活性劑混合體系凝膠。
[0022]現(xiàn)有的表面活性劑凝膠，結(jié)構(gòu)均為常見的蠕蟲狀膠束、纖維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，且粘彈性較低，耐溫性能差。本發(fā)明所提供的陰陽離子表面活性劑凝膠的制備方法，反應(yīng)簡單易控，制得的凝膠結(jié)構(gòu)新穎，為單層或多層多面體囊泡密堆積形成，具有較高的粘彈性，彈性模量最高可達(dá)3000Pa以上，粘性模量最高可達(dá)400Pa以上，其彈性強(qiáng)度遠(yuǎn)大于其粘度，這是凝膠的典型特征。而且該凝膠具有高度的穩(wěn)定性以及良好的耐溫性能。通過控制所加表面活性劑的種類和濃度，可調(diào)控凝膠的粘彈性強(qiáng)度，其彈性模量從300Pa上升到3000Pa，粘性模量從10Pa上升到400Pa。本發(fā)明豐富了表面活性劑聚集體的研宄領(lǐng)域，有利于擴(kuò)展表面活性劑凝膠在石油開采、藥物載體、控制釋放和功能性材料的合成領(lǐng)域的應(yīng)用。
【附圖說明】
[0023]圖1為實(shí)施例1凝膠微觀結(jié)構(gòu)的低溫透射電子顯微鏡照片；
[0024]圖2為實(shí)施例1凝Jj父的粘彈性流變曲線；
[0025]圖3為實(shí)施例2凝膠微觀結(jié)構(gòu)的低溫透射電子顯微鏡照片；
[0026]圖4為實(shí)施例2凝膠的粘彈性流變曲線；
[0027]圖5為實(shí)施例3凝膠微觀結(jié)構(gòu)的低溫透射電子顯微鏡照片；
[0028]圖6為實(shí)施例3凝膠的粘彈性流變曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說明，但不能理解為對本發(fā)明的可實(shí)施范圍的限定。
[0030]實(shí)施例1
[0031]本實(shí)施例制備了一種陰陽離子表面活性劑混合體系凝膠，具體步驟為:
[0032]將陽離子碳?xì)浔砻婊钚詣┦耐榛谆然@溶液通過陰離子交換樹脂CG-400用氫氧根離子將氯離子置換出來，得到十四烷基三甲基氫氧化銨溶液，并用標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液標(biāo)定其濃度，然后配制成濃度為0.1OOmol.L—1的溶液。
[0033]稱取0.1542g全氟癸酸(陰離子碳氟脂肪酸表面活性劑)，量取2.0mL的0.1OOmol.171的十四烷基三甲基氫氧化銨溶液，加入三蒸水配制成兩種表面活性劑總濃度為0.1OOmol.L—1且濃度比為6:4的溶液，加熱至60°C并緩慢攪拌至全氟癸酸完全溶解，反應(yīng) 60mino
[0034]將該溶液自然冷卻至室溫，置于離心機(jī)中，控制離心轉(zhuǎn)速為800r/min離心除去泡沫，再置于25°C恒溫箱中，放置過程中每天用手輕輕震蕩以加快達(dá)到平衡，5周時，偏光片觀察溶液偏光紋理不再發(fā)生變化，此時反應(yīng)達(dá)到平衡，得到陰陽離子表面活性劑混合體系凝膠。
[0035]圖1為上述凝膠微觀結(jié)構(gòu)的低溫透射電子顯微鏡照片，據(jù)圖可知，其微觀結(jié)構(gòu)為單層多面體囊泡；采用HAAKE RheoStress 6000流變儀，使用型號為C35/l° Ti L07116的椎板法測試該