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1、------------------------------------------------------------------------------------------------低聚表面活性剂_从分子结构水平上调控有序聚集体第32卷第3期 日用化学工业Vo1.32No.3 低聚表面活性剂———从分子结构水平上调控有序聚集体赵剑曦(福州大学化学系,福建 福州 350002)摘要:,这使单元分子的几何形状、头基电荷密度和水化程度及烷烃链密度发生变化,表面活性剂分子聚集体的状况,。关键词:低聚表面活
2、性剂;离子头基间距离;胶团形状;中图分类号:TQ423文献标识码:A:(2002)03-0039-04 位是众所周知的,序聚集体的能力。临界胶团浓度时,这些表面活性分子将自发聚集形成分子有序聚集体(例如胶团等)。通常的表面活性剂分子由单头基(离子基团或极性基团)和单烷烃链,或者单头基和双烷烃链构成,这些结构决定了其“单元分子”在溶液中的几何形状、头基电荷密度以及溶剂化程度。研究表明,表面活性剂的分子结构直接影响它们所形成的分子聚集体的形状和大小[1,2]。以水溶液为例,这些普通表面活性剂在分子有序集体中的排
3、列受两种作用力控制,一种是烷烃链间的疏水相互作用,它是表面活性剂分子自发组成分子有序聚集体的驱动力;另一种是头基间由于静电斥力或水化层阻力造成的彼此之间的排斥[2]。这两种作用力的平衡结果,再加上单元分子几何形状产生的空间体积效应,最终决定了分子有序——————————————————————————————————————----------------------------------------------------------------------------------------------
4、--聚集体的形状、尺寸以及表面电荷状况。显然,如果可以人为调节参与构成有序聚集体的各表面活性剂分子间距离,意味着可以调节这两种力的作用程度,也即可以调控分子有序聚集体从而获得需要的形状、尺寸、表面电荷密度等参数。从上分析可看到,有效控制头基间的距离是实现调节上述单元分子几何形状和物理参数,进而调控有序聚集体参数的重要手段。目前,一种新型表面活性剂的问世在部分程度上可以帮助人们实现从分子水平上调控有序聚集体的愿望,这即低聚表面活性剂。所谓低聚表面活性剂是将两个或两个以上的同一种表面活性剂单体,在其亲水头基或靠近
5、亲水头基附近用联接基团(spacergroup)通过化学键将这些两亲成分联接在一起[3,4]。显然,当设计不同长度的联接基团链时可控制这种低聚表面活性剂单元分子内离子头基的距离,这至少使单元分3方面发生变化:几何形状、头基电荷密度及水化程度、烷烃链密度(低聚表面活性剂单元分子的烷烃链有两根或两根以上)。如上所述,这将直接影响低聚表面活性剂分子聚集体的状况,实际上已在实验中观察到在短联接基团链情况下,低聚表面活性剂分子形成了独特的树状大聚集体[5,6],以及由此引起的胶团水溶液的奇异黏度现象[7]。关于低聚表面
6、活性剂的表面活性和胶团化行为,已在前文中进行了详细综述[8],并在另一文中评述了作为新一代表面活性剂,它们在分子结构上所实现的概念上的突破[9]。本文则着重阐述通过低聚表面活性剂来实现从分子结构水平上调控有序组合体的思想。1 低聚表面——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------活性剂的分子
7、结构特点和离子头基间距离的调节以二聚表面活性剂为例,其分子顺序结构为:长碳链、离子头基、联接基团、第二个离子头基、第二个长碳链(如图1所示)。图1 二聚表面活性剂(Gemini)分子结构示意图Fig.1 Schematicrepresentationofdimeric(Gemini)surfactantmolecule-联接基团的种类很多,有柔性链,例如亚甲基链(CH2)s-、聚氧乙烯链-(C2H4O)x-等和刚性链,θ如和θHθ等。收稿日期:2001-07-17;修回日期:2001-11-20作者简介:赵剑
8、曦(1953-),男,福州市人,1995年12月毕业于瑞典Uppsala大学,获理学博士学位。现任福州大学化学系主任,教授,博士生导师,联系电话:(0591)7892035。?39??1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net专论与综述联接基团的化学成分不同,
