新型的gemini表面活性劑

1、12321表面活性劑是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類日常生活中常會用到的一種重要材料。傳統(tǒng)的表面活性劑有一個親水基團和一個疏水基團，其離子頭基間的電荷斥力或水化引起的分離傾向使得它們在界面或分子聚集體中難以緊密排列，造成表面活性偏低。而相對分子質(zhì)量在數(shù)千以上的高分子表面活性劑，盡管增溶性、增稠性、分散性、絮凝性等較佳，但一般難于在界面上形成穩(wěn)定的取向?qū)?，表面活性較傳統(tǒng)的表面活性劑弱，表面張力要很長時間才能平衡。這些不足限制了傳統(tǒng)的表面活性劑和高分子表

2、面活性劑的應(yīng)用。近年出現(xiàn)的所謂低聚表面活性(Oligomericsurfactants)，是將兩個或兩個以上的兩親成分，在其頭基或靠近頭基處由聯(lián)接基團通過化學(xué)鍵連接在一起而形成的一類新型表面活性劑。與傳統(tǒng)的表面活性劑相比，它具有極高的表面活性，很低的克拉夫特(Kraff1)點和很好的水溶性，有些還具有與高分子表面活性劑相媲美的增稠性。低聚表面活性劑在分子量上通常介于傳統(tǒng)表面活性劑與高分子表面活性劑之間，它的出現(xiàn)填補了兩者之間的空白，被譽

3、為新代表面活性劑，最有可能成為21世紀廣泛應(yīng)用的一類表面活性劑。1971年Bunton等率先合成了一族陽離子型低聚表面活性劑，不過在當(dāng)時未引起重視。Menger于1991年合成了剛性基連接的雙離子頭基雙碳氫鏈表面活性劑，并命名為Geminis(天文學(xué)用語，意為雙子星座)，形象地表述了此類表面活性劑的結(jié)構(gòu)特征。Rosen小組采納了“Gemini”的命名，并系統(tǒng)合成和研究了氧乙烯及氧丙烯柔性基團連接的Gemini表面活性劑，而后人們才真正系

4、統(tǒng)地開展了這方面的研究工作。近年來，人們在探索新型表面活性劑的合成和應(yīng)用方面作出巨大的努力。新型表面活性劑低聚表面活性劑（尤以Gemini為代表）的出現(xiàn)，引起了眾多學(xué)者的興趣和關(guān)注。這些新型表面活性劑打破了傳統(tǒng)表面活性劑單疏水基單親水基的結(jié)構(gòu)，使其具有比傳統(tǒng)表面活性劑更為優(yōu)良的性能。下面主要結(jié)合低聚表面活性劑中研究最多、合成技術(shù)最為成熟的Gemini表面活性劑的一些結(jié)構(gòu)特性和溶液性能與特性進行闡述，進而全面了解低聚表面活性劑的結(jié)構(gòu)性能特

5、點。1.1Gemini的分子結(jié)構(gòu)Gemini表面活性劑是兩個和多個單鏈單頭基傳統(tǒng)表面活性劑通過連接基團在其親水基或靠近親水基連接而成的一種新型表面活性劑(圖1.1)。圖1.1Gemini表面活性劑結(jié)構(gòu)示意圖1親油基團；2親水基團；3聯(lián)接基團膠束。Gemini表面活性劑比傳統(tǒng)表面活性劑可更有效的降低表面張力。要將水的表面張力降低到20mNm，使用DTAB濃度為0.21％，而其二聚體(122l2)所需濃度僅為0.0083％。同時還發(fā)現(xiàn)具有柔

6、性連接基團的Gemini表面活性劑比具有剛性基團的Gemini表面活性劑使體系表面張力下降得更快更低[13]。1.2.2溶解特性溶解特性低聚表面活性劑分子由于親水頭基個數(shù)比傳統(tǒng)的表面活性劑多，使其具有足夠的親水性。而且其分子含有2，3條疏水鏈，疏水性更強，更易在水溶液表面吸附和在水溶液中形成膠團。因此，與傳統(tǒng)的表面活性劑相比，具有更好的水溶性。對于離子型Gemini表面活性劑，疏水基團中碳數(shù)≤l2的，都具有很高的水溶性，Zhu等人研究的

7、陰離子型的Gemini表面活性劑的克拉夫特點均小于273K[1415]，該表面活性劑能夠在低溫冷水中使用。通過對非離子型Gemini表面活性劑的研究，發(fā)現(xiàn)其濁點比相應(yīng)單體的濁點要高。1.2.3增溶性增溶性增溶作用只發(fā)生在臨界膠束濃度以上。由于低聚表面活性劑的臨界膠束濃度比傳統(tǒng)的表面活性劑低，在水溶液中更易形成膠束，所以其增溶性更強。當(dāng)連接基團一定時，Gemini表面活性劑的增溶能力隨疏水基團碳數(shù)的增加呈線性增加，與傳統(tǒng)表面活性劑相似；二

8、聚體表面活性劑的增溶性能比其相應(yīng)單體的增溶性能要好的多。Gemini表面活性劑對烷烴的增溶量是傳統(tǒng)表面活性劑的多倍[1213]。1.2.4界面行為界面行為低聚表面活性劑比傳統(tǒng)表面活性劑更易在水溶液表面吸附。在表面吸附層中，其分子間的排列更加緊密。C8Hl7PO4(CH2)2N(CH3)2Cl4H29，Cl4H29PO4(CH2)2N(CH3)2C8Hl7Cl0H2lPO4(CH2)2N(CH3)2Cl2H25，Cl2H25PO4(CH2

9、)2N(CH3)2C10H21等4種兩性Gemini表面活性劑及C10HPPO4Na2／C12H25N(CH3)3Br在空氣／水界面的分子表面截面積分別為0.20，0.29，0.27，0.31，0.52nm。4種兩性Gemini表面活性劑的分子表面截面積都比C10HPPO4Na2／C12H25N(CH3)3Br的分子表面截面積低很多，這與兩性Gemini表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，因在兩性Gemini表面活性劑分子中陰、陽離子頭基通過共價