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(huì)用到的一種重要材料。傳統(tǒng)的表面活性劑有一個(gè)親水基團(tuán)和一個(gè)疏水基團(tuán)，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?cè)诮缑婊蚍肿泳奂w中難以緊密排列，造成表面活性偏低。而相對(duì)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)樱砻婊钚暂^傳統(tǒng)的表面活性劑弱，表面張力要很長(zhǎng)時(shí)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(gè)或兩個(gè)以上的兩親成分，在其頭基或靠近頭基處由聯(lián)接基團(tuán)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(diǎn)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(bǔ)了兩者之間的空白，被譽(yù)

3、為新代表面活性劑，最有可能成為21世紀(jì)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(yáng)離子型低聚表面活性劑，不過在當(dāng)時(shí)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?xì)滏湵砻婊钚詣?，并命名為Geminis(天文學(xué)用語(yǔ)，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(tuán)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?cè)谔剿餍滦捅砻婊钚詣┑暮铣珊蛻?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(jìn)行闡述，進(jìn)而全面了解低聚表面活性劑的結(jié)構(gòu)性能特

5、點(diǎn)。1.1Gemini的分子結(jié)構(gòu)Gemini表面活性劑是兩個(gè)和多個(gè)單鏈單頭基傳統(tǒng)表面活性劑通過連接基團(tuán)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(tuán)；2親水基團(tuán)；3聯(lián)接基團(tuán)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(shí)還發(fā)現(xiàn)具有柔

6、性連接基團(tuán)的Gemini表面活性劑比具有剛性基團(tuán)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(gè)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(qiáng)，更易在水溶液表面吸附和在水溶液中形成膠團(tuán)。因此，與傳統(tǒng)的表面活性劑相比，具有更好的水溶性。對(duì)于離子型Gemini表面活性劑，疏水基團(tuán)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(diǎn)均小于273K[1415]，該表面活性劑能夠在低溫冷水中使用。通過對(duì)非離子型Gemini表面活性劑的研究，發(fā)現(xiàn)其濁點(diǎn)比相應(yīng)單體的濁點(diǎn)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(qiáng)。當(dāng)連接基團(tuán)一定時(shí)，Gemini表面活性劑的增溶能力隨疏水基團(tuán)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(duì)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(yáng)離子頭基通過共價(jià)