低聚表面活性剂的结构及性质

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1、维普资讯http://www.cqvip.com精细石油化工进展第6卷第3期50ADVANCESINFINEPErROCHEMICAIS低聚表面活性剂的结构及性质郑延成韩冬杨普华王红庄(1．中国石油勘探开发研究院采收率所，北京100083；2．长江大学化工学院，荆州434023)摘要Gemini表面活性剂不同于常规表面活性剂，其临界胶束浓度低，润湿性好，表面张力、Kraft点低，聚集形态特殊，引起广泛关注。介绍了近年来有关阴离子、阳离子和两性离子低聚表面活性剂的最新结构，阐述了聚合度、联接基和疏水基对Gemini表面活性剂性质的影

2、响，同时介绍了其应用。关键词低聚表面活性剂孪生表面活性剂结构界面性质1971—1973年Bunton及其同事以烷基或2一表面张力，即表面活性剂的能力)表示表面活性剂丁炔基相连的双季铵盐活性剂为胶束催化剂，研的活性。当Gemini每个亲水基团联接的碳原子究有机亲电取代和脱羧反应，1990年Zhu等l2J数与传统的单链头基表面活性剂碳原子数保持相合成了阴离子型低聚表面活性剂，1991年同时，Gemini有其独特的性质：更易吸附在气一液Menger合成了以刚性基团联接离子头基的双烷表面，从而更有效地降低水溶液的表面张力；更易烃链表面活性

3、剂。Okahara等【4]已合成不同类聚集成胶团；具有很低的Kraft点；Gemini与普通型的低聚阴离子、阳离子表面活性剂，并对其性能表面活性剂，尤其与非离子表面活性剂复配，在降进行了研究。Rosen等

4、9J对低聚表面活性剂的低水溶液表面张力时具有更大的协同效应；对二结构与表面活性剂的性质进行了研究和探讨。研价阳离子具有很高的容受性，是优良的润湿剂。究发现，低聚表面活性剂的联接基性质决定着表在这些性质中，人们特别关注表面活性剂浓度变面活性剂的物化性能0】。化引起表面张力和粘度变化，具体表现在：低聚表这类表面活性剂的结构示意图为：

5、面活性剂的CMC比常规表面活性剂低2～3个数量级；低聚表面活性剂在降低表面张力上有很高疏水基杀水基联接基亲水基疏水基的效率(C2o'~小)；一些短联接基Gemini表面活性剂水溶液在较低浓度时就有很高的粘度．而传目前，双聚表面活性剂研究尚处于性能评价统表面活性剂仍保持较低粘度。阶段，但比较系统，三聚、四聚表面活性剂因合成难度大和费用高等，仍局限于科研领域。笔者介2低聚表面活性剂结构与性质绍了Gemini表面活性剂结构，并综述了疏水基和2．1化学结构联接基对表面活性剂性能的影响。10多年来，低聚表面活性剂在各领域的研究迅速，尤其在低

6、聚阳离子表面活性剂的结构与性1基本组成和性能特点能研究方面取得可喜进展。表1列出近年来低聚低聚表面活性剂根据亲水基团所带电荷分为表面活性剂的结构【I2。阴离子型(如磺酸酯基、硫酸酯基、磷酸酯基、羧酸2．2表面性质基等)、阳离子型(季铵盐型)和非离子型(如多元低聚表面活性剂的性质很大程度上取决于离醇型)。对于Gemini或低聚表面活性剂，常见的子头基的大小和官能度、疏水基的长短、对称性以联接基有聚亚甲基、聚氧乙烯基(EO)、聚氧丙烯及联接基的长度和刚柔性，其中联接基的性质对基(PO)和杂原子等柔性基团，也有刚性基团如表面活性剂性质的

7、影响较大u引。一cH2一cH2一、对二苯乙烯基等。常用CMC(临界胶柬浓度)、C2o(使溶液表面收稿日期：2004—09-07。张力降低20mN·m一所需表面活性剂浓度，即表作者简介：郑延成，副教授，主要从事应用化学方面的教面活性剂的效率)及y～(水溶液所能达到的最低学与科研工作，发表论文3O余篇。维普资讯http://www.cqvip.com2005年3月郑延成等．低聚表面活性剂的结构及性质51NaHvC——OHIHC——OHOIH1C——OH维普资讯http://www.cqvip.com精细石油化工进展第6卷第3期52AD

8、VANCESINF1NEPETROCHEMICALS2．2．1聚合度对表面性质的影响[J活性剂(1RQ)和以一CH2一为联接基链的二聚聚合度是指分子中单链头基的个数。Kunio(2RQ)、三聚(3RQ)表面活性剂的表面活性及其物等。通过表面张力法研究了单链头基传统表面理性质，实验数据列入表2。表2低聚表面活性剂聚合度对表面性质的影响由表2可见，烃基碳原子数和反离子一定时，．吕C随着重复单元(即聚合度)的增加，CMC值大幅度＼器下降，7⋯值也随之迅速下降，说明表面活性剂随量卜聚合度增加．其活性随之增加。按照链烃个数与面积的关系，表面

9、活性剂蛭2RQ和3RQ所占面积应分别是1RQ的2倍和3l囿倍，而从表2数据可见，面积均小于这个倍数。因此，可以推断2RQ和3RQ在空气／水表面的压缩程度比1RQ多，低聚表面活性剂分子在界面上排图2表面活性剂分子面积与联接基列得更紧密，胶团数多，活性