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1、第29卷第2期鞍山科技大学学报Vol.29No.22006年4月JournalofAnshanUniversityofScienceandTechnologyApr.,2006Gemini表面活性剂的研究进展112钟声,王伟,朱建民(1.鞍山科技大学化学工程学院,辽宁鞍山114044;2.辽宁奥克化学集团有限公司,辽宁辽阳111003)摘要:Gemini表面活性剂是类分子中含有两个或两个以上亲水亲油基团的新型表面活性剂。介绍了Gemini表面活性剂独特的胶束结构和界面吸附状态,讨论了几种类型Gemini表面活性剂的合成方法及产品性能,同时指
2、出开发此类表面活性剂具有十分广泛的应用前景。关键词:Gemini表面活性剂;胶束;界面吸附;开发中图分类号:TQ423文献标识码:A文章编号:1672-4410(2006)02-0124-06/Gemini0在天文学中是/双子星座0的意思。Gemini表面活性剂是一类分子中含有两个或两个以上亲水亲油基团的表面活性剂。从分子结构上看,Gemini表面活性剂相似于两个单链表面活性剂分子的聚结,故又称为/二聚表面活性剂0。1974年,Deinega等合成了一族新型两亲分子,其分子结构顺序为:长的碳氢链、离子头基、联接基团、第二个离子头基、第二个碳
3、氢链(图1)。1988年,日本Okhara等合成并研究了柔性基团联接离[1-3]子头基的若干双烷烃链表面活性剂。1991年,Menger合成了以刚性基团联接离子头基的双图1Gemini表面活性剂结构示意图烷烃链表面活性剂,并给这种类型顺序排列的双Fig.1ModelofmolecularstructureofGeminisurfactant[4]亲分子起名为:Gemini表面活性剂。直到1993年,Rosen采纳了/Gemini0的命名,并系统合成、研究了以氧乙烯或氧丙烯柔性基团联接的Gemini表面活性剂,不再对联接基团做任何附加限定。同
4、时,法国的Charlessadron研究所也以亚甲基链作为联接基团,研究了一系列双烷基铵盐表面活性剂。Danio等人通过中子衍射法对葡萄糖酰胺类非离子Gem-ini表面活性剂的胶团结构进行了测定。结果表明,Gemini表面活性剂具有普通的单链单头表面活性剂不可比拟的优良活性。故Rosen将Gemini表面活性剂誉为/新一代表面活性剂0。1Gemini表面活性剂的理论研究111胶束模型Gemini表面活性剂的开发研制工作始于上世纪90年代,因此,初期对于这类结构的表面活性剂的理论研究尚未系统化。由于结构上的特点,Gemini表面活性剂的胶束形
5、式难以用传统的胶束模型加以解释,因而,人们提出的修正胶束模型更适合解释Gemini表面活性剂的胶束化作用。表面活性剂分子以弯曲的或环状的不规则的/刷子头0形式存在,胶束表面粗糙,其中排布着充满水的孔隙,表面活性剂中烷烃链-水之间的接触程度很大。刚性联接基团的Gemini表面活性剂分子内烷烃链间的聚集作用难以实现,因而形成亚胶束,在水溶液中,主要以线性形式存在;柔性联接基团的Gemini表面活性剂则在水溶液中同一分子的两个烷烃收稿日期:2005-09-15。基金项目:辽宁省教育厅高等学校科学研究项目(05L013).作者简介:钟声(1974-
6、),女,辽宁营口人,讲师。第2期钟声,等:Gemini表面活性剂的研究进展#125#链将弯向同一侧,构成传统意义的胶束。图2表示Gemini表面活性剂在水溶液中可能存在的几种形式。图2Gemini表面活性剂在水溶液中可能存在的几种形式Fig.2PossibleexistingformofGeminisurfactantinaqueoussolution112界面吸附模型Gemini表面活性剂的结构特点决定其胶束形式的独特性,也使其在界面上的吸附不同于传统模[5]式。如图3所示。图3传统表面活性剂a与Gemini表面活性剂(b-d)在气/液界
7、面的吸附状态Fig.3AdsorptionsituationofGeminisurfactants(b-d)andconventionalsurfactantsonair/waterinterfaceGemini表面活性剂吸附方式主要由联接基团的限制作用与整个分子在相界面上的亲和作用决定。亲和作用包括极性基团与水相的作用和非极性基团与油相或空气之间的作用。当限制作用大于亲和作用时,Gemini表面活性剂将以直线型或近似直线型的方式吸附在界面或表面上;而当亲和作用占优势[6]时,它将以弯曲或环状不规则形式吸附在界面或表面上。Gemini表面活
8、性剂在固/液界面上易形成比溶液中聚集体更低曲率的吸附聚集体。Manne等人从原子显微镜研究结果中初步认为,表面活性剂和固体表面的相互作用面积在很大程度上影响着表面活性剂吸附聚集体
