gemini表面活性剂

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1、特殊类型的表面活性剂——Gemini表面活性剂【摘要】Gemini表面活性剂分子结构中含有两分子单体表面活性剂，通过化学键作用在离子头基处联结，其结构新颖，性能优异于传统的单体表面活性剂。它是表面性能优越的新型表面活性剂,其能够大幅度降低水溶液的表面张力,表现出更低的临界胶团浓度(CMC),具有更为优越的泡沫性能、乳化性能、润湿性能和增溶性能等众多表面性能。Gemini表面活性剂是提高表面活性的一个重要突破,为实际应用开辟了新途径,极具商业开发价值,在解决生产成本问题以后,它必将在许多领域取代传统单链表面活性剂。本论文对Gemin

2、i表面活性剂作了较全面的综述,分析了Gemini表面活性剂的结构特点、合成方法和应用。关键词：Gemini表面活性剂；结构；合成；应用引言Gemini表面活性剂（又称双子表面活性剂）通常是由两(或三)条疏水链、两个亲水基和一个连接基组成的两性分(离)子，与由单亲水基和单疏水链构成的传统表面活性剂分(离)子相比较，在临界胶团浓度、界面性质等方面有着独特的性质，如有很高的表面活性、很低的Krafft温度和很好的水溶性，在降低水的表面张力方面也表现出更高的效率，在降低水的表面张力的效能和效率方面和传统表面活性剂(尤其是非离子型表面活性剂

3、)间的复配能产生更强的协同效应；独特的流变性能，在很低的浓度范围内即表现出粘弹性；良好的钙皂分散性能，润湿性能；更强的降低油／水界面张力的能力；对油的增溶能力更强；对皮肤的刺激性更小等。近年来正逐渐成为胶体化学、界面化学及相关领域的研究热点。1.Gemini表面活性剂的结构及性能1.1Gemini表面活性剂的结构Gemini表面活性剂的典型结构可以看成是由两个结构相同的传统表面活性剂分子通过一个连接链连接而成，其分子结构中至少含有两个疏水链和两个亲水基团(离子或极性基团)。连接链的种类很多，可以是短链(如由2个亚甲基连成的链)，也

4、可以是长链(如由12个亚甲基连成的链)，可以是刚性链，也可以是柔韧链(如亚甲基链)。连接链有极性链(如聚醚链段)，也有非极性链(如脂肪族链或芳烃链)。极性基团可以是阳离子型(如铵基)、阴离子型(如磷酸基、硫酸基、羧酸基)和非离子型(如聚醚、糖类)。Gemini表面活性剂的分子结构如图1.1。Gemini表面活性剂可视作是由两个的同一或几乎同一的两亲成分，在其头基或靠近头基处由联接基团通过化学键将两亲成分联接在一起而成。联接基团常见的有聚亚甲基、聚氧乙烯基和聚氧丙烯基，也有刚性的或杂原子的基团。离子型表面活性剂的碳氢链在水中处于不合

5、适的高自由能状态，从而产生逃离水相的倾向，这使得水溶液中的表面活性剂离子自发吸附到气/水界面上，当体相中表面活性剂离子浓度达到一定值(即临界胶团浓度cmc)后，气/水界面吸附达到饱和，溶液中的表面活性离子通过扩散接触而聚集在一起，形成碳氢链包裹在内、亲水头基环绕在外层且形状尺寸均一的聚集体，称为胶团，以此来降低体系的自由能。在Gemini表面活性剂中，两个离子头基是靠联接基团通过化学键而连接的，由此造成了两个表面活性剂单体离子相当紧密的连接，致使其碳氢链间更容易产生强相互作用，即加强了碳氢链间的疏水结合力，而且离子头基间的排斥倾向

6、受制于化学键力而被大大削弱，这就是Gemini表面活性剂和单链单头基表面活性剂相比较，具有高表面活性的根本原因。另一方面，在两个离子头基间的化学键联接不破坏其亲水性，从而为高表面活性的Gemini表面活性剂的广泛应用提供了基础。1.2Gemini表面活性剂的优良性能Gemini表面活性剂具有较传统表面活性剂更为优良的物化性能和应用性能，如Gemini表面活性剂在稀溶液浓度下表现出粘弹性。Zana等人研究了Gemini表面活性剂的流变性，当Gemini表面活性剂体系超过20％时即产生缠结的类螺旋胶束，并表现出粘弹性，这种性能可用于化

7、妆品配伍中。在保持每个亲水基团联接的碳原子数相等条件下，与单烷烃链和单离子头基组成的普通表面活性剂相比。Gemini表面活性剂具有如下特性：(1)更易吸附在气/液表面，从而有效地降低了水溶液表面张力。(2)更易聚集生成胶团。(3)Gemini表面活性剂降低水溶液表面张力的倾向远大于聚集生成胶团的倾向，降低水溶液表面张力的效率是相当突出的。(4)具有很低krafft温度。(5)对水溶液表面张力的降低能力和降低效率而言，Gemini表面活性剂和普通表面活性剂尤其是和非离子表面活性剂的复配能产生更大的协同效应。(6)具有良好的钙皂分散性

8、质。(7)在很多场合，是优良的润湿剂。因此，在理论上由于Gemini表面活性剂联结基团的作用，在极性头基区以化学键联结两个极性头基，减弱了原先单链单头基表面活性剂的头基彼此之间的分离力，因而必定增强碳链之间的结合。另一方面，由于键合产生的新分子几何