2结果与讨论

2.1界面张力

当表面活性剂将油/水界面张力降至1 mN/m以下，界面上吸附了大量低分子量的表面活性剂，其在界面与体相间的快速扩散-交换过程极大地削弱了界面膜强度；而驱油过程要求界面膜具有一定的强度，以稳定乳化油滴。因此，低张力驱油表面活性剂的界面模量测量至关重要。

不同含量HABS溶液与癸烷的动态界面张力如图1a所示。可以看出，由于HABS在界面的吸附量随着吸附时间的延长而增加，HABS溶液的界面张力逐渐降低。当界面吸附达到动态平衡，HABS溶液的界面张力达到稳态值。PS和HABS溶液与正癸烷的稳态界面张力如图1b所示。明显地，PS的界面张力比较高。0.1%的PS溶液的界面张力约为1.8 mN/m。相比之下，HABS的界面活性更好。0.1%的HABS溶液能够将油/水界面张力降低至4.4×10-2 mN/m。

图1不同含量HABS溶液与癸烷的动态界面张力（a），PS和HABS溶液的稳态界面张力值（b）

不同含量HABS溶液对大庆原油的动态界面张力如图2a所示。与图1a类似，HABS在原油-水界面的吸附量随着吸附时间的延长而增大，当界面吸附达到动态平衡，HABS与原油的动态界面张力达到稳态值。PS和HABS溶液与原油的稳态界面张力如图2b所示。同样地，HABS降低界面张力的能力明显比PS强。0.05%的HABS能够将原油-水的界面张力降低至3.4×10-2 mN/m。

图2不同含量HABS溶液与大庆原油的动态界面张力（a），PS和HABS溶液的稳态界面张力值（b）

对于阴离子表面活性剂HABS和PS，决定其降低界面张力能力的关键因素是亲水亲油平衡能力。界面活性强的表面活性剂的亲水亲油平衡能力可以通过其对不同碳链长度的正构烷烃的界面张力扫描来表征。表面活性剂在油相中的分配与油相性质有关，对于正构烷烃系列而言，烷烃碳数越大，表面活性剂越难分配在油相。因此，对某一特定盐度下、特定浓度的表面活性剂溶液进行正构烷烃系列扫描，会发现界面张力在某一烷烃碳数时达到最低，此正构烷烃碳数定义为表面活性剂的nmin值。如果表面活性剂的亲水性强，则最低值出现在低烷烃碳数，nmin值低；如果表面活性剂的亲油性强，则最低值出现在高烷烃碳数，nmin值高。对于正构烷烃系列，当nmin值与油相碳数相等时，亲水亲油平衡能力最佳；而对于原油则相对复杂，需要进行nmin值不同的表面活性剂溶液与某原油的界面张力实验，出现界面张力最低值的表面活性剂溶液的nmin值，定义为该原油的等效烷烃碳数（EACN）。油相的EACN值与水相的nmin值越接近，亲水亲油平衡的条件越容易满足，则界面张力越低。HABS和PS的nmin值分别为10和8，说明HABS在水相和正癸烷之间能够达到亲水亲油平衡，而PS则倾向于分配在水相中。因此，HABS与正癸烷间的界面张力明显低于PS。大庆原油的EACN值为10，表现出与正癸烷类似的界面张力降低趋势是十分合理的。

2.2界面扩张模量

2.2.1频率的影响

扰动频率是流变研究的关键参数。通过测定扩张模量随频率的变化趋势，能够判断表面活性剂界面吸附膜的黏弹性、揭示界面膜的内在特性。不同含量HABS和PS在正癸烷-水界面的扩张模量随频率的变化趋势如图3所示。对于HABS和PS的界面吸附膜，扩张模量随着频率增大而线性增加，这说明在整个浓度范围内，控制HABS和PS体系界面膜性质的都是快过程，它们的特征频率都高于0.1 Hz。当频率较低时，HABS和PS分子有足够的时间通过扩散-交换等弛豫过程来修复由扰动带来的界面张力的变化，因此扩张模量数值较小。当频率较高时，界面膜形变的速度加快，各种弛豫过程作用的时间较短，HABS和PS分子没有足够的时间通过弛豫过程来修复界面膜，扩张模量逐渐变大。

图3频率对HABS（a）和PS（b）在癸烷-水界面的扩张模量的影响

通过计算扩张模量-频率双对数曲线（lgε-lg f曲线）的斜率值，可以评价界面膜的黏弹特性。一般而言，斜率值越小，扩散交换作用越弱，界面膜的弹性部分在扩张模量中的比例越大。图4为HABS和PS在正癸烷-水界面的lgε-lg f曲线的斜率。可以看出，HABS和PS的曲线斜率随着溶液浓度的增加而增加，这符合常规表面活性剂的一般规律。随着溶液浓度的增加，体相与界面之间的扩散-交换加速，lgε-lg f曲线的斜率增大。重烷基苯磺酸盐HABS的斜率较高，0.1%的HABS溶液的斜率值为1.15；而石油磺酸盐PS的斜率相对较低，0.1%的PS溶液的斜率值为0.35。这主要是由于分子尺寸的差异导致的。含稠环结构的石油磺酸盐PS的分子尺寸较大，而重烷基苯磺酸盐HABS的分子尺寸较小。相比之下，PS的扩散-交换会慢一些。因此，HABS比PS的斜率高。总体而言，对比已报道的各种表面活性剂，HABS和PS的斜率值较高。例如，十八烷基羧基甜菜碱（18PC）和十八烷基磺基甜菜碱（18PS）在癸烷-水界面上斜率随浓度变化的最大值分别0.16和0.11。十八烷基羟丙基磺基甜菜碱（ASB）在癸烷-水界面的斜率随浓度变化的最大值为0.14；十二烷基聚氧异丙基硫酸酯（A145）在癸烷-水界面的斜率随浓度变化的最大值为0.13。氧乙基脂肪酸甲酯（C18=E3、C18=E5和C18=E10）在煤油-水界面上的斜率最大值为0.12~0.28。3,4-二庚基苯磺酸钠（C7C7phS）在煤油-水界面上的斜率最大值分别为0.49。这充分说明HABS和PS表现出典型的常规阴离子表面活性剂的特点：分子间以静电斥力为主，扩散-交换过程主导，界面膜黏性较大。