表面活性剂的两端是性质不同的有机化合物组成的,一部分是亲水疏油的极性基团,而另一部分是由疏水性石油烃链组成的非极性基。这两个部分,分别占据了表面活性剂分子,形成不对称结构。如肥皂成分脂肪酸盐是人类早期使用的表面活性剂,其亲油性是一种烃链和亲水性羧基。表面活性剂溶于水时,亲水基团能否电离生成离子,可分为离子型和非离子表面活性剂,前者产生的离子的性质,可分为阴离子、阳离子和两性表面活性剂。
由于表面活性分子,既有亲水性,又是亲油性,所以表面活性剂分子是一种两亲分子,具有两亲性,亲水基很容易溶于水,而亲油基有水中逃离的趋势。这类表面活性剂的结构特点主要有以下两个基本属性:第一,表面活性剂在溶液中的浓度很低,易被吸附在空气—水界面或液—液界面,排列成单分子膜的形成,大大降低液体表面张力和界面张力,界面状态的改变,导致润湿或反润湿、乳化或破乳、起泡或消泡、分散和絮凝效果。第二,表面活性剂超过一定浓度(临界胶束浓度,CMC),吸附达到饱和,表面活性剂溶液中的分子通过疏水作用、氢碳链结合形成胶束,原不溶或微溶于水的有机物溶解在胶束。当溶液浓度达到临界胶束浓度时,许多物理和化学性质,如表面/界面张力、渗透压、电导率、粘度等)几乎都发生了显著变化。
阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂界面活性高,耐高温,稳定性好,成本相对较低,虽然浊点较低,但抗盐性能不好,并且浊点随着电解质的增加而降低,但目前仍在现场使用的阴离子表面活性剂,主要有以下几种:
①石油磺酸盐。
在实验室和现场测试中普遍使用的,它具有低的界面张力,具有良好的相溶性,较高的增溶能力,且价格较低,但存在抗盐能力差、耐温差等缺点。
②烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐。
烷基苯磺酸盐可使油和水之间的界面张力低,但随着支链的增长,抗盐能力减少。直链烷基磺酸酯具有较强的耐温性,微乳液的增溶能力很高。但在较低的温度下产生液晶,这会使驱油阻力增大,在驱油过程中应尽量避免。
③α-烯烃磺酸盐 。
α-烯烃磺酸盐(AOS)是由烯烃磺酸、羟基磺酸和磺酸盐组成的混合物,具有很强的耐盐性和高增溶参数,而且具有较低温度下形成液晶缺陷。