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影响表面活性剂泡沫封堵性能的原因有哪些
来源：高校化学工程学报 浏览 1808 次 发布时间:2023-09-19
为了进一步揭示影响泡沫封堵性能的根本原因，首先通过泡沫驱替实验研究了温度对泡沫封堵性能的影响，然后利用界面流变仪分析了界面参数随温度的变化，在此基础上，建立起泡沫封堵性能与界面性质之间的联系，考察界面性质对泡沫封堵性能的影响。
结果表明：当温度由20℃升高到80℃时，泡沫封堵能力先增后减，40℃时达到最大，80℃时阻力因子减小80%以上，有效倍数降低至40℃时的六分之一。相同温度变化范围内，平衡界面张力先减后增，40℃时界面张力最小为28.6 mN×m-1，而扩张模量和界面弹性模量先增后减，界面黏性模量则逐渐减小，40℃时工作频率0.1 Hz对应的最大扩张模量、界面弹性模量和界面黏性模量分别为9.24、8.74、2.97 mN×m-1。界面流变性表征了泡沫液膜性质，封堵性能好的泡沫应同时具有一定的高黏度和良好的弹性，界面弹性模量和界面黏性模量共同影响泡沫封堵性能；界面张力与泡沫封堵性能呈负相关关系，界面张力越小，越有利于泡沫再生，并对应越大界面模量，因而泡沫封堵性能越好。
泡沫界面性质测量
当形成气-液界面后，表面活性剂分子在界面上吸附并达到动态平衡，降低界面张力，有利于界面稳定。当界面受到外力扰动时，由于表面活性剂的存在，界面张力发生局部变化，使界面和体相间发生表面活性剂分子迁移、交换等弛豫过程，从而产生了界面弹性和黏性响应摆10,11闭。界面扩张模量(尘狈×尘-1)定义为表面张力与界面面积相对变化的比值：
如果界面受到的扰动为正弦周期振荡时，扩张模量可表示为：
界面性质测量采用法国Teclis公司生产的全自动界面流变仪，当测量范围大于5 mN×m-1时，精度可达0.001 mN×m-1。测量步骤为：(1)向样品池中倒入起泡剂溶液，将吸入气体的注射器安装固定，调整各部分位置使形成清晰的测量图像；(2)待设定温度稳定后，开动马达，通过注射器向溶液中鼓气泡；(3)首先测量气泡的界面张力，待界面张力基本稳定后，添加不同频率的正弦振荡，测量界面模量；(5)调整温度，重复步骤(1)~(4)。