GC系列是中国日化院*开发的双子季铵盐表面活性剂，水溶性好、与煤油间界面张力低（10-3mN/m数量级），使用浓度低（10～500 mg/L），可广泛应用于油田、杀菌消毒、纺织印染、金属缓蚀、造纸等行业。

品名 外观 活性物含量 pH(2%水溶液) 备注

GC-A-60 淡黄色液体 60% 6～9 含异丙醇

GC-A-50 淡黄色粘稠液体 50% 6～9 含乙二醇

GC-B-60 淡黄色粘稠液体 60% 6～9 含异丙醇

GC-B-45 淡黄色膏体 45% 6～9 含乙二醇

注：GC-B 系列表面活性剂的7天初级生物降解率大于99%

双子季铵盐表面活性剂部分性能测试结果

1. GC-A的界面张力

表1-1  GC-A与煤油间界面张力

t, min 不同浓度（g/L）下的界面张力mN/m

2 1 0.5 0.1 0.05 0.025

1 0.10 0.020 0.011 0.052 0.20 0.28

5 0.11 0.043 0.018 0.0037 0.12 0.26

10 0.11 0.056 0.023 0.0061 0.093 0.22

表1-2  GC-A与白油间界面张力

t, min 不同浓度（g/L）下的界面张力mN/m

1 0.5 0.25 0.1 0.05 0.025

1 0.26 0.33 0.20 0.42 0.10 0.71

5 0.32 0.42 0.19 0.38 0.025 0.66

10 0.32 0.37 0.19 0.37 0.022 0.69

2. GC-B的界面张力

表2-1  GC-B与煤油间界面张力

t, min 不同浓度（g/L）下的界面张力mN/m

1 0.5 0.1 0.05 0.025 0.01

1 0.11 0.087 0.016 0.0040 0.14 0.36

5 0.11 0.085 0.016 0.0042 0.037 0.27

10 0.11 0.092 0.024 0.0072 0.0028 0.18

表2-2  GC-B与白油间界面张力

t, min 不同浓度（g/L）下的界面张力mN/m

1 0.1 0.05

1 0.57 0.10 0.59

5 0.58 0.12 0.20

10 0.58 0.15 0.19

3. 两种双子季铵盐表面活性剂的抑菌性能

品名 菌种 样品浓度(mg/L) 抑菌率/%

GC-A 金黄色葡萄球菌 20 100

10 97

大肠杆菌 20 100

10 96

GC-B 金黄色葡萄球菌 20 100

10 100

大肠杆菌 20 100

10 100

4. 双子季铵盐表面活性剂GC-A 在石蜡膜上的接触角

时间（s） 质量浓度，g/L 

0.05 0.1 0.25 0.5

1 95.8 95.3 85.4 75.5

60 91.9 81.7 68.1 67.0

120 86.7 77.2 66.3 65.4

建议：该产品用于润湿反转时，使用浓度不宜过高，以免形成双分子吸附。

双子季铵盐表面活性剂的工业应用

双子季铵盐表面活性剂，又称阳离子Gemini 表面活性剂，是通过连接基团将两个或两个以上单链阳离子表面活性剂连接起来的一类新型表面活性剂。双子季铵盐表面活性剂特殊的双N+头基分子结构赋予其独特的物化性能，相比传统单链季铵盐，具有更加优异的表/界面活性、抑菌杀菌性和独特的流变行为，并且具有润湿性好和乳化能力强等优点。

双子季铵盐表面活性剂目前在杀菌消毒、油田、金属缓蚀、纺织印染、污水处理以及新材料等领域有着巨大的应用价值并获得了广泛关注。

1. 在杀菌消毒领域中的应用

由于双子季铵盐表面活性剂分子中含有两个带正电的亲水基和两个疏水链，相比传统单链季铵盐(1231和1227)具有更强的杀灭细菌的能力，并且具有低毒、广泛的生物活性和良好的水溶性。

应用领域：①在个人护理品、化妆品和造纸工业杀菌防腐方面具有极大的应用价值；②可作为工业冷却循环水的高效杀菌剂，降低对管道的堵塞和设备的腐蚀；③在油田三次采油作为缓蚀杀菌剂(1227)的替代品，降低细菌(硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生菌等)对石油输送管线的腐蚀并解决细菌耐药性的问题。

双子季铵盐表面活性剂杀菌消毒机理：① 双子季铵盐表面活性剂分子结构中具有两条疏水链，这有利于其疏水基深入菌体细胞的类脂层，亲水基深入蛋白层，导致酶失去活性和蛋白质变性；② 分子结构中含有两个N+头基，在诱导作用下双子季铵盐头基正电荷密度增加，这使表面活性剂更易吸附于细菌表面，改变细菌细胞壁渗透性并使其破裂，达到杀灭细菌的效果。

文献实例： 

赵剑曦等研究表明，双子季铵盐表面活性剂的杀菌效果明显优于传统季铵盐，当对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀灭效果相同时，双子季铵盐表面活性剂的使用量仅为后者的1/25，杀灭白念球菌的使用量仅为后者的1/40，表现出高效的杀菌特性。

在石油工业杀菌领域，刘庆旺等研究了双子季铵盐(16-4-16)、1227和异噻唑啉酮对硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生菌的杀灭效果。结果发现三种杀菌剂的杀灭效果都达到标准，但双子季铵盐表面活性剂的杀灭效果更好，并能够降低细菌耐药性。

2. 在三次采油中的应用

2.1 作为油田清洁压裂液使用

压裂液是对油气层进行压裂改造时使用的工作液，其主要作用是通过将地面高压传递到地层使其形成裂缝输送支撑剂。传统压裂剂瓜尔胶、羟乙基纤维素等高分子聚合物会在裂缝中留下残渣伤害地层，造成地层渗流能力降低和产能下降。双子季铵盐表面活性剂因其独特的流变性和低伤害性，显示其在粘弹性表面活性剂压裂液（VES）中具有良好的应用前景。

文献实例：

贾振福等研究制备了新型双子季铵盐表面活性剂：双18烷基-四醇乙基-二溴乙二胺，和其他辅剂制备新型清洁压裂液体系。该体系具有良好的粘弹性、悬砂性能、低温溶解性和抗温稳定性能。此压裂液在中海油渤海石油已经投入使用。

朱红军等以长碳链含羟基双子季铵盐作为酸液稠化剂制备了一种清洁压裂液，结果表明该压裂液具有良好的热稳定性以及抗剪切、缓速、抗盐、破胶性能，用于酸化压裂作业可有效改善压裂效果，提高压裂效率，是一种理想的清洁压裂液。

2.2 注水井化学降压增注

注水井经过长期注水后，由于液阻效应、水锁伤害、粘土运移、地层结垢以及细菌的大量繁殖使得储层严重堵塞，而这一问题在近井地带尤为突出，从而导致水井注水压力居高不下、注水量严重不够。

化学法降压增注主要是通过含有双子季铵盐的降压增注剂注入水井内来降低油水界面张力，减少贾敏效应，增加油的流动能力；改变岩石表面润湿性，使得油藏更加亲水，发挥毛管力的作用；抑制黏土膨胀，减少对地层的伤害；抑制微生物的生长，减少对井底和地层伤害；提高注入水的渗透能力，达到低渗透油田降压增注的目的。并且降压增注技术具有一定的驱油效果。

文献实例：

付亚荣选用晋95站原油和晋95-2井注入水，对含有表面活性剂的降压增注剂FYR-ZZ进行降压增注模拟实验。结果表明：应用注水井降压增注剂后，增加了注水量，降低了注水压力，注水泵负荷减轻，提高了注水管线安全系数，同时具有一定的增有效果，并且注水井注入压力的降低，节省了电能。

2.3 在三次采油中用作高效化学驱油剂

双子季铵盐相比传统单链季铵盐具有更好的表面活性和更低的临界胶束浓度，并且在极低浓度下即可形成柔性线状胶束并相互缠绕而成为网状结构，溶液粘度大幅提升并具有切稀特性，特殊的流变性质可有效改变油水流度比，扩大波及体积，提高驱油效率。将含有此类双子季铵盐的溶液体系注入地层，不仅可以极大降低油水界面张力（达到10-3 mN/m），改变油的流变性和乳化性，还可以改善地层表面润湿性(发生润湿反转)，减小油对地层表面的粘附力，洗油能力的大提高；还可以形成比较稳定的油水乳状液，使流动和采出变得更加容易