双子表面活性剂
双子表面活性剂
双子表面活性剂概述-结构
Gemini表面活性剂分子中 含有两个疏水基团、两个 亲水基团和一个联接基团， 且联接基团靠近亲水基团， 联接基团可以亲水也可以 疏水。
分子结构顺序为:长的碳氢 链疏水链、离子头基、联 接基团、第二个离子头基、 第二个碳氢链 B结构中的亲水基团与联接 基团靠得比较近，也属于 Gemini表面活性剂。
双子表面活性剂的应用及前景
（2）预鞣和复鞣填充剂 在皮革鞣制过程中，由于双子表面活性剂特殊的结构和性质 ，具有能与皮胶原上的结合点快速结合的特点，可防止鞣剂 与皮纤维因结合过快而出现表面过鞣的现象；另外，双子表 面活性剂既能显著降低溶液的表面能又可以加速鞣剂的渗透 ，达到速鞣、鞣制均匀或提高结合量使成革丰满的目的。 双子表面活性剂是由联结基团通过化学键将两个或多个单体 表面活性剂连接在一起，扩充其链结构增加分子量，同时与 胶原或鞣剂进行多点结合，从而使得它还可以作为复鞣填充 剂。加脂剂是制革过程中用量最大的一类皮革化工产品，磺 酸盐型皮革加脂剂是最主要的品种之一。
双子表面活性剂概述-性能
1.极容易吸附在气/液表面，而且有多种形态，比传统型 表面活性剂溶液有大得多的表面活性。较高的表面活性意 味着完成某一具体用途时的用量较少，从而需要更少的原 料，产生更少的需要处理的副产品。 2.很容易聚集成胶束，临界胶束浓度比传统表面活性剂溶 液低。这意味着一些不溶的物质能在较低的表面活性剂浓 度下的溶液中增溶。 3.大部分阴离子双子表面活性剂的Krafft点(TkP质量分数 为1%)都在0℃以下，表明有良好的水溶性，这是由于双 子表面活性剂含有两个亲水基团的缘故。
双子表面活性剂
11级化学工艺徐运欢
目录
1 2 3
双子表面活性剂概述 双子表面活性剂的合成
gemini表面活性剂 (2)
gemini表面活性剂
Gemini表面活性剂（gemini surfactants）是一种新型的活性剂，由两个表面活性剂分子通过共价键连接而成。
它
们的结构特点是具有两个疏水基团和两个亲水基团，可以
同时在两相界面上起到乳化、分散、增溶等功能。
Gemini
表面活性剂因其独特的分子结构，在许多应用领域中具有
优越的性能。
Gemini表面活性剂具有许多优点，如高效表面活性性能、低临界胶束浓度、溶解力强、增溶能力强、抑菌作用好等。
它们能够形成更稳定的胶束结构，提高物质的分散性和乳
化性能。
此外，由于其特殊的分子结构，Gemini表面活性剂还具有更低的毒性和生物降解性，对环境的影响较小。
Gemini表面活性剂的应用领域非常广泛，包括化妆品、医药、食品、油田、纺织、农药等行业。
在化妆品中，Gemini表面活性剂可以用作乳化剂、稳定剂、增溶剂等。
在纺织行业，它们可以改善染料的分散性和渗透性，提高
染色效果。
在油田和农药行业，Gemini表面活性剂可以用作乳化剂和增溶剂，提高药剂的效果。
总之，Gemini表面活性剂凭借其独特的分子结构和多重功能，在各个应用领域中展现了良好的应用前景。
双子表面活性剂的结构特点与表面活性
ｏ ｍｉ ｉｓ ｒａ ｔｎ ｓ ｗａ ｅ ｔｙ ｅ ｈａ ｃ ｄ ｆｏ ｔ ｅ ｅ ａ ｕ ｆ ｃａ ｔ． Ｔｈ ｒ ｓ ｎ ｔ ｈ ｗｅ ｈ ｔｔ ｅ ｐａ ａｌｌ ｆＧｅ ｎ ｕ ｆｃ ａ ｔ ｓ ｇ ａｌ ｎ ｎ ｅ ｒ ｍ ｈｅ ｇ ｎ ｒｌ ｓ ｒａ ｔ ｎ ｓ ｒ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔｄａｅ ｓ ｏ ｄ ｔ ａ ｈ ｒ ｌ ｉ ｅ ｎｇ ｓｒ ｃｕ ｅ ｏ ｍｉ ｉ ａ 【ｈ ｒａ ｉ ｔ ｈ ｎ ｔ ｅ ｃ ｓ ａ ｅ ｓｒ ｔ ｒ ｎ ｄ ｃ ｅ ｓｎ ｈ ｕ ｆ ｃ ｅ ｓｏ ｆｓ ｌ ｔｏ ｔｕ ｔ ｒ ｆＧｅ ｎｓ ｈ ｄ ａ ｈｉ ｅ ｂｌ ｙ ｔ ａ ｈ ａ ｃ ｄ ｔｕｃｕ ｅ ｉ ｅ ｒ ａ ｉ ｇ ｔ ｅ ｓ ｒａ ｅ ｔｎ ｉｎ ｏ ｏｕ ｉｎ． ｇ ｉ Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ：Ｇ ｍｉｉｓ ｒａ ｔｎ ｓ ｄ ｅ ｎ ｕ ｆｃ ａ ｔ ；Ｇｅ ｎ ；ｃ ｓ ａ ｅ ｓｒ ｃｕ ｅ；ｐ ｒ ｌｅｉ ｇ ｓｒ ｃ ｕ ｅ；ｓ ｒａ ｅ ａ ｔ ｉ ｍｉ ｉ ａ ｃ ｄ ｔ ｔ ｒ ｕ ａ ａｌｌｎ ｔ ｔ ｒ ｕ ｕ ｃ ｃｉ ｔ ｆ ｖｙ
面活 性 。
Ｒ． Ｒ Ｒ
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第十一章 双子型表面活性剂
4.两性型Gemini表面活性剂
• 咪唑啉阳离子化合物
• 磷酸酯甜菜碱型
三、Gemini表面活性剂的结构与性能
• 在Gemim表面活性剂中，同一个分子具有两个疏水基团：比只 有一个疏水基团的传统表面活性剂有更强烈的逃离水相的倾 向，因而自发吸附到气／水界面上，在气／水界面上排列得 更紧凑。这就是Gemini表面活性剂具有高表面活性的根本原 因。 • Gemini表面活性剂在水溶液中可能存在的几种形式。
• 1993年，美国纽约州立大学的Rosen采纳了 “Gemini”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。同时，法国的 Charles Sadron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 Gemini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。所以Gemini表面 活性剂誉为“新一代表面活性剂”。
(2)具有较强的疏水效应：
• 更容易吸附在气／液界面上，而且排列更紧密，从而有效地降 低水溶液的表面张力，在很多场合，它是优良的润湿剂。
• (3)水溶性好
• 表面活性剂的亲水性随其分(离)子的总亲水程度的增大而增大。 Gemini表面活性剂分(离)子中含有两个亲水基，具有足够的亲 水性，和相应的传统表面活性剂相比较，具有更好的水溶性。 许多Gemini表面活性剂的Krafft点均低于0℃。
第十一章 双子型表面活性剂
Gemini surfactants
第一节 概述
• “Gemini” 在 天 文 学 中 是 “ 双 子 星 座 ” 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 (dimefic surfactant)或孪连型表面活性剂”。 • 结构如下图所示：
双子表面活性剂
O C10H21CHCH2O(EO)n H
非离子 Gemini 表面活性剂
2019/11/28
8
其他Gemini表面活性剂
?阴阳离子 Gemini 表面活性剂 ?不对称结构 Gemini 表面活性剂 ?多烷基多季胺盐型 Gemini 表面活性剂 ?含有杂原子的 Gemini 表面活性剂 ?含碳氟链的 Gemini 表面活性剂
这是因为它生物降解性好，毒性小，性能卓越。
例如：
C 9H19
C9H19
2019/11/28
Cl(HOH2CH2C)3N
O OH
O
N(CH2CH2OH)3Cl
OH
TM 结构式
5
阴离子Gemini表面活性剂
?阴离子型 Gemini 表面活性剂 种类较多，大多数专利文献报道的内容属此类， 并已有工业化产品供应。 从报道的化合物结构来看，主要分为 磷酸盐、 羧酸盐和磺酸盐型 。
双子表面活性剂独特的性能使其在众多领 域具有较好的应用：
1 生产高效洗涤剂、乳化剂 4 乳液稳定剂和泡沫稳定剂
2 刺激少，制备温和型产品 5
二聚体羧酸盐阴离子 Gemini 表面活性剂
非离子Gemini表面活性剂
? 近年来，阳离子Gemini 表 面活性剂和阴离子Gemini
表面活性剂研究较多，而 非离子Gemini 表面活性剂 研究的相对较少。
C10H21CHCH2O(EO)n H O
? 右图是以十二酸为原料制 备的一种非离子 Gemini 表 面活性剂
Gemini 表面活性Байду номын сангаас的性质
? 与普通表面活性剂（尤其是非离子表面活性剂） 间的复配能产生更大的 协同效应
?两种表面活性剂混合体系协同效应的存在，不仅取决 于它们之间的相互作用的强度，而且也取决于混合体 系中各组分表面活性剂的相关性质
季铵盐双子表面活性剂的合成进展
季铵盐双子表面活性剂的合成进展摘要：1971年，一类季铵盐双子表面活性剂首次合成，但当时并未在社会内部引起太大波澜，随着研究不断深入，直到1999年，福州大学学者向外界系统介绍了季铵盐双子表面活性剂在国外的发展进程，此后逐渐引起社会各界的重视，并实现了广泛应用。
季铵盐双子表面活性剂是由两个普通单季铵盐表面活性剂，通过化学键将两个头基连接而成，根据疏水链和连接基的不同，可将季铵盐双子表面活性剂分为六种类型，即直链型、羟基型、酯基型、含复杂基型、醚基型和含氟型，它的性能十分优良，在多个领域有着广泛应用。
关键词：季铵盐；双子表面活性剂；合成进展季铵盐双子表面活性剂，是通过化学键，将两个普通的单头基单烷烃链表面活性剂，在离子头基处，用联接基团联接起来的新一代表面活性剂。
有效攻克了传统单离子型表面活性剂分离倾向。
季铵盐双子表面活性剂的性能十分优异，可以在痱子聚集体或界面上紧密排列，是现阶段胶体与界面化学领域的研究热点。
一、直链型有学者通过对合成的季铵盐双子表面活性剂进行了研究，着重考察了它的表面性质及其在水溶液中的聚集行为，结果显示，连接基越短，季铵盐双子表面活性剂的ycmc越小，同时cmc也越小，其表面活性越高。
通过采用SEM进一步分析发现，12-2-12型双子表面活性剂更易形成直径在20-30nm的拉长胶束而不易形成小囊泡，与连接基较短有着直接关系。
也有学者以二甲基长链烷基叔胺和1，5-二溴戊烷为原料合成了系列疏水链长度不同的季铵盐双子表面活性剂（m-5-m），并对其表面活性进行了研究，讨论了疏水烷基链对表面活性的影响。
研究表明，随着疏水烷基链长度的增加，表面活性剂的ycmc逐渐降低，当m=12时，ycmc达到最低。
另外，还有学者以溴代烷和N，N，N'，N'-四甲基乙二胺为原料，经两步季铵化反应合成了一种新型的不对称季铵盐双子表面活性剂，二亚甲基-1-正己基二甲基溴化铵-2-十八烷基二甲基溴化铵，通过研究其表面活性发现，产物具有较低的Krafft点和较强的聚集能力。
双子表面活性剂的研究进展
以上 亲 水 基 团 （ 子 头 基 或 极 性 基 团 ） 两 个 以 上 疏 水 基 团 离 和 （ 氢 链 、 硅 链 或 碳 氟 链 ） 并 在 亲 水 基 团 处 或 靠 近 亲 水 基 团 碳 碳 ， 的疏 水 基 团处 由 联 接 基 团 以 化 学 键 相 联 接 。如 果 联 接 基 团 在 远离 亲水 基 团处 ， 至 在疏 水基 团末 端 ， 变为 另一 种表 面活 甚 则 性 剂 ： 头 表 面 活 性 剂 。 双 子 表 面 活 性 剂 结 构 示 意 图如 图 １ 双 所
双子 表面 活性 剂 的问 世要 追 溯 到 ２ ０世 纪 ７ Ｏ年 代 。１７ ９１ 年 ， ｕ ｔｎ等首次合 成 了 一簇 阳离 子 双子 表 面活 性 剂 ， 基 一 Ｂ ｎｏ 烷 双二 甲基烷 基溴 化铵 ［ 。 Ｃ ３ ： ｒ （ Ｈ ） Ｃ Ｈ２＋Ｎ（ Ｈ ） Ｂ 一］ Ｃ ， 记为 （ ｍ—ｘ—ｍ，Ｂ ～ ， ２ ｒ ） 测定其 表 面活 性并 将 其应 用 于有 机 反 应动 力学 ” 。１７ Ｊ ９４年 ， ｅｎｇ Ｄ ｉｅａ等合成 了一 簇新 型两 亲分 子 ， 它 的结 构顺序依 次为 长链 烷基 、 性 头基 、 接基 团 （ｐ ｃｒ 、 极 联 ｓａｅ） 第 二个 极性头 基 、 二个 长链 烷 基 。１８ 第 ９ ８年 ， 日本 Ｏ ａａ大 学 的 ｓｋ Ｏ ｋ ｈ ｒ 合 成 并 研 究 了 柔 性 基 团 双 烷 基 表 面 活 性 剂 。 ｓａａａ等 １９ ９ ０年 ，ｈ Ｚ ｕ等人合 成 了阴离子双 子表面 活性 剂 。然 而福 州 大学 化学 系赵 剑曦教授 认为 ， 真正 对这类 新 型表 面活性 剂 开始 进行 系统研究 是 以 １９ ９ １年 Ｍｅｇｒ 成 了 以 刚 性 基 团 联 接 离 子 ｎｅ 合 头 基 的 双 烷 烃 链 表 面 活 性 剂 为 标 志 的 。 他 将 这 类 表 面 活 性 剂 命 名 为 ‘ ｅ ｉｉ 表 面 活 性 剂 ， 双 子 表 面 活 性 剂 ， 叫 二 聚 Ｇ ｍ ｎ’ 即 也 表 面 活 性 剂 （ ｉ ｅ ｃ 。 这 一 叫 法 已 被 大 家 广 泛 接 受 。 目前 世 ｄｍ ｆ ） ｉ 界 上 对 双 子 表 面 活 性 剂 开 展 研 究 的 有 法 国 Ｃ ａｌ ａｒｎ研 究 ｈ ｒ ｓＳ ｄｏ ｅ 所 的 Ｚｎ ａａ组 ， 国纽 约 市 立 大 学 Ｂｏｋｙ 美 ｒｏ ｌ ｎ学 院 的 Ｒ ｓｎ组 。美 ｏｅ 国 Ｅ ｒ 大 学 的 Ｍｅｇｒ 和 日 本 Ｏ ａ ａ大 学 的 Ｎ ｋｔ ｊ 组 。 ｍｏ ｙ ｎｅ 组 ｓｋ ａａａ ｉ ｕ 在 国 内 ， 早 对 双 子 表 面 活 性 剂 进 行 介 绍 的 是 发 表 于 １９ 最 ９ ３年 《 新产 品世 界》 上刘世 伟 翻译 的一篇 日本关 于 双子 表面 活性 剂 的综 述 。然 而 较 为 系 统 地 对 双 子 表 面 活 性 剂 进 行 论 述 的 是
双子表面活性剂性质、合成及应用介绍
双子表面活性剂性质、合成及应用介绍一、双子表面活性剂简介通过化学键将两个或两个以上的同一或几乎同一的表面活性剂单体，在亲水头基或靠近亲水头基附近用联接基团将这两亲成份联接在一起，形成的一种表面活性剂称为双子表面活性剂。
双子表面活性剂的研究最早始于20世纪70年代。
1971年Bunton等人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、联结基团、第二个离子头基、第二个碳氢链，并且把它作为相转移催化剂使用，结果发现它比普通的阳离子表面活性剂具有更高的催化效率。
1988年后，日本Oskaa大学的专家们合成并研究了柔性联结基的若干双烷烃链表面活性剂。
然而真正系统开展这类新型表面活性剂研究工作则是从1991年开始。
该年Emery大学的Menger教授和Lihua等人合成并研究了刚性联结基团的双烷烃链表面活性剂，并给这种类型表面活性剂起名为Gemini surfactants Gemini 在天文学上的意思为双子星座，以此形象地表达这类表面活性剂的分子结构特点。
我国学者赵国玺也因此将其译为“双子表面活性剂”。
双子表面活性剂是一类带有两个疏水链、两个亲水链和一个联接基团的化合物，类似于两个普通表面活性剂通过一个桥梁连接在一起，但值得注意的是，联接基团应在极性头基或靠近极性头基处相连接。
如下图：从分子结构看，双子表面活性剂与两个表面活性剂分子的聚集相似，故有时又称为二聚表面活性剂或孪链表面活性剂。
双子表面活性剂的结构如下图所示在双子表面活性剂的分子结构中，两个亲水基通过联结基团靠化学键联接，由此使两个表面活性剂单体相当紧密地结合，这种结构一方面增强了碳氢链的疏水作用，另一方面使亲水基间的排斥作用因化学键限制而大大削弱。
因此，联结基团的介入及其化学结构、联接位置的变化，使Gemini表面活性剂结构具有多样化，从而具有更优良的物理化学性质及界面活性该类表面活性剂有阴离子型、非离子型、阳离子型、两性离子型及阴 - 非离子型、阳- 非离子型等。
溶液中的双子星座——双子表面活性剂
双 子 表 面 活 性 剂 分 子 靠疏 水 链之 间 的疏 水 作 用 使 分 子互 相接近 ，但亲 水基 之 间 的排 斥作 用 又阻碍 分 子互 相接 近 ，这 两种 作用 相互 抗衡 ，因此胶 束 中紧邻 的表 面 活性 剂 分子之 间存 在 一个 平衡 距离 。分 子 的亲水 基 间第
具 有 不 同的 长 度 、柔 顺 性 和 极 性 。刚 性 连 接 基 可 以 是
苯 环 ，柔 性 连 接 基 可 以 是较 长 的碳 链 。 亲水 基 可 是 阴 离 子型 ，如硫 酸 酯 基（ ＯＳ 一、磺 酸 基（ Ｓ 一、羧 酸 基 一 Ｏ ） 一 Ｏ ）
（ｃ Ｏ） －Ｏ ’ 、磷酸 酯基（ Ｐ ３，也 可是 阳离子 型（ 要是 季 ￣）Ｏ－ ） 主 铵 盐） 或非 离子型 （ 类） 如糖 。
强 。１— — ２ ２ ２ １ 的表面 活性 高，ｃ 只有０９ ０ｍｍｏ・～ ｍｃ ．５ ｌ ，而 Ｌ
更 强 （ 水一 气 界 面 为例 。在 水 内部 ，１ 水分 子 受 到 以 空 个
Ｄ Ａ 的ｃ ｃ ｌ．ｍｍ ｌ ～ Ｔ Ｂ ｍ 为 ４５ ｏ・ 。不溶 于 水的物 质可 加溶 于 Ｌ
胶束的不同部位，其溶解性得以增强，称为增溶作用，
这 种作用只 有 当表 面活性剂 的浓度 大于ｃ 时才 发生 。显 ｍｃ 然 ，ｃ 较 小的双子表 面活性 剂 比传统 表面活性 剂低 的增 ｍｃ
稿件编号 ：１ ０ ０ ９ １ ２ １
作 者 简介 ：何 嘉骏 ，在 读硕 士研 究生 。 王 明召 ，博
士 ，副 教 授 。
溶 功效 更强 。例 如 ，相 同浓 度 的 １－— ２ Ｔ Ｂ 液 ， ２ ２ １和Ｄ Ａ 溶
正 己烷 在前 者 中的溶解 度是在 后者 中的２ 倍 。 ． ６
Gemini表面活性剂性质及其应用介绍
Gemini表面活性剂性质及其应用介绍1、Gemini表面活性剂的现状1971年Bunton等率先合成了一族阳离子型低聚表面活性剂，不过在当时未引起重视。
Menger于1991年合成了刚性基连接的双离子头基双碳氢链表面活性剂，并命名为Geminis(天文学用语，意为双子星座)，形象地表述了此类表面活性剂的结构特征。
Rosen小组采纳了“Gemini”的命名，并系统合成和研究了氧乙烯及氧丙烯柔性基团连接的Gemini表面活性剂，而后人们才真正系统地开展了这方面的研究工作。
近年来，人们在探索新型表面活性剂的合成和应用方面作出巨大的努力。
新型表面活性剂低聚表面活性剂（尤以Gemini为代表）的出现，引起了众多学者的兴趣和关注。
这些新型表面活性剂打破了传统表面活性剂单疏水基单亲水基的结构，使其具有比传统表面活性剂更为优良的性能。
下面主要结合低聚表面活性剂中研究最多、合成技术最为成熟的Gemini表面活性剂的一些结构特性和溶液性能与特性进行阐述，进而全面了解低聚表面活性剂的结构性能特点。
2、Gemini表面活性剂的分子结构Gemini表面活性剂是两个和多个单链单头基传统表面活性剂通过连接基团在其亲水基或靠近亲水基连接而成的一种新型表面活性剂(图1.1)。
Gemini表面活性剂的分子结构顺序为：长的疏水链，亲水头基，联接基团，第二个亲水基团，第二个疏水链。
Gemini表面活性剂具有两个两亲成分，因此也被称为二聚表面活性剂(Dimeric surfactant)。
而同时具有3个或4个两亲成分的三聚体(trimeric)、四聚体(tetrameric)表面活性剂亦具有和Gemini表面活性剂类似的性质。
Gemini表面活性剂的亲水基团可以是阳离子、阴离子、非离子和两性离子，最近还出现了阴阳离子或离子对等。
该表面活性剂的疏水基团一般为碳氢链，还出现了以碳氟链为疏水基团的新型结构，大大丰富了Gemini表面活性剂的种类。
表面活性剂
表面活性剂表面活性剂表面活性剂(surfactant)，是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。
表面活性剂的分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为憎水基团；亲水基团常为极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可作为极性亲水基团；而憎水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。
表面活性剂分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂等。
1简介表面活性剂表面活性剂是由两种截然不同的粒子形成的分子，一种粒子具有极强的亲油性，另一种则具有极强的亲水性。
溶解于水中以后，表面活性剂能降低水的表面张力，并提高有机化合物的可溶性。
表面活性剂范围十分广泛（阳离子、阴离子、非离子及两性），为具体应用提供多种功能，包括发泡效果，表面改性，清洁，乳液，流变学，环境和健康保护。
表面活性剂在许多行业配方中被用作性能添加剂，如个人和家庭护理，以及无数的工业应用中：金属处理、工业清洗、石油开采、农药等。
组成表面活性剂分子结构具有两亲性：一端为亲水基团，另一端为疏水基团。
原理通过分子中不同部分分别对于两相的亲和，使两相均将其看作本相的成分，分子排列在两相之间，使两相的表面相当于转入分子内部。
从而降低表面张力。
由于两相都将其看作本相的一个组分，就相当于两个相与表面活性剂分子都没有形成界面，就相当于通过这种方式部分的消灭了两个相的界面，就降低了表面张力和表面自由能。
吸附性溶液中的正吸附：增加润湿性、乳化性、起泡性；固体表面的吸附：非极性固体表面单层吸附，极性固体表面可发生多层吸附2结构传统观念上认为，表面活性剂是一类即使在很低浓度时也能显著降低表（界）面张力的物质。
随着对表面活性剂研究的深入，一般认为只要在较低浓度下能显著改变表（界）面性质或与此相关、由此派生的性质的物质，都可以划归表面活性剂范畴。
无论何种表面活性剂，其分子结构均由两部分构成。
分子的一端为非极亲油的疏水基，有时也称为亲油基；分子的另一端为极性亲水的亲水基，有时也称为疏油基或形象地称为亲水头。
新型表面活性剂Gemini性能和其研究进展
文献综述题目：新型表面活性剂Gemini性能及其研究进展姓名：XXX学号：XXXXXXXXX专业：有机化学二零一二年十二月一日新型表面活性剂Gemini性能及其研究进展摘要Gemini是一种新型表面活性剂，它以联结基团联结在头基或靠近头基处，使得表面活性剂的表面活性大幅度提高。
与一般的表面活性剂相比, Gemini表面活性剂是概念上的突破，被誉为新一代的表面活性剂。
本篇综述详细介绍了Gemini表面活性剂的性能以及研究进展。
关键词Gemini；双子；联结基团；高表面活性传统表面活性剂分子中只有1 个亲水基和1 个亲油基，由于这种表面活性剂疏水链之间的缔合作用，离子头基间电荷斥力和水化作用引起的分离作用存在平衡，使得它们在界面或分子聚集体中不能更紧密排列，因而降低表面张力的能力有限。
近年，一种新型表面活性剂引起重视，即用化学键将2个或2 个以上的相同或不同的两亲成分联结起来，成为具有多个亲水基和多个疏水长链的表面活性剂，统称为多聚表面活性剂，其中以二聚体研究较多。
由于该类表面活性剂的亲水基团是以共价键结构连接，可实现亲水基之间的更紧密排列，因而具有更高的表面活性，同时还有许多特殊性能。
1结构和性能1.1 Gemini表面活性剂特殊结构示于图1[1]Gemini表面活性剂的疏水基有两类：一类为纯碳链，另一类是碳链中有其它基团如酯基、酰胺基、氟等。
亲水基可以是阳离子型（主要是季铵盐），阴离子型（主要有羧酸盐、磷酸酯盐、磺酸盐及硫酸酯盐），非离子型（主要是多羟基和环氧甲烷缩合基团）。
1.2 Gemini表面活性剂优良性能Gemini表面活性剂由于其特殊结构，有许多传统表面活性剂所不具备的特性[2~3]，现列举如下：①易吸附在气液表面，从而更有效地降低表面张力。
②极易聚集成胶团，cmc 值比传统表面活性剂溶液低。
③具有较低的表面活性剂应用温度下限(Krafft点) 。
④具有优良的润湿性，洗涤去污能力强。
⑤与传统非离子型表面活性剂复配时产生更大的协同效应，可大幅度降低体系的表(界)面张力。
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阳离子双子表面活性剂和非离子表面活性剂混合胶束聚乙二醇辛基苯基醚的特性：表面活性剂组合物和间隔长度的影响摘要。
阳离子双子表面活性剂c12csc12br2(s=3，6，12)同非离子型表面活性剂的混合微团聚乙二醇辛基苯基醚已经由由稳态荧光，时间分辨荧光猝灭分析法，电泳光散射法，电子自旋共振法所研究，发现表面活性剂成分和间隔长度都显着影响混合胶束的特性。
每个胶束烷基链(NT)的总聚集数在XTX100= 0.8经过一个最小值。
同时，混合胶束的微观极性随XTX100增加而减少，而微粘度则增加。
胶束中存在最小值已经被解释，是由于聚乙二醇辛基苯基醚掺入引起阳离子双子表面活性头基之间的静电斥力减少和聚乙二醇辛基苯基醚亲水头基之间的空间位阻斥力增强的竞争关系造成的。
微极性和微粘度的变化表明，聚乙二醇辛基苯基醚掺入到双子表面活性剂胶束会形成更加紧凑和疏水的胶束结构。
此外，对于C12C3C12Br2/TX100混合胶束，其中C12C3C12Br2具有一个较短的间隔长度，胶束会有更加显著的减少在XTX100小于0.8时，这可以归因于聚乙二醇辛基苯基醚头基之间较大的空间位阻斥力。
同时，由于具有较长间隔的C12C12C12Br2环状构型，C12C12C12Br2/TX100混合胶束微粘度增加和微极性降低更为显着的，1。
引言双子表面活性剂已引起人们越来越多的关注，这是由于其独特的性能均优于传统的单链表面活性剂，比如它具有非常低的临界胶束浓度（cmc），表面活性高，不寻常的聚集形态，较好的润湿性能。
这些表面活性剂由两条疏水链和两个极性头基通过一个联接基团相连，这种结构能显著影响双子表面活性剂的性能。
像十二烷基二甲基溴化铵具有这样结构的双子表面活性剂[C12H25(CH3)2N(CH2)SN(CH3)2-C12H25]Br2，被称做C12C S C12Br2，其中，S表示碳原子的间隔数，临界胶束浓度值和熔融温度在间隔5-6个甲基单位时有一个最大值，此时胶束焓的绝对值和体积变化取达到最小值。
当双子化合物有10-12甲基单位的间隔时，表面活性剂头基在空气/溶液界面所占领占据的区域达到最大。
间隔效应对双子表面活性剂的聚集性质的显着影响是由于表面活性剂分子的构象变化和胶束的间隔位置的变化引起的。
由于表面活性剂的混合物的广泛应用和混合表面活性剂和单个组成之间的重大差异，考虑到双子和单链表面活性剂混合胶束的性质在实际和基本方面应该是很重要的。
关于双子和单链表面活性剂混合物的胶束尺寸和微观结构人们集中展开了几项研究。
扎娜和同事们发现，在双子表面活性剂的摩尔分数为0.15时阳离子双子表面活性剂和非离子表面活性剂混合胶束聚集数有一个最低值，。
皮萨希克等人发现十二烷基三甲基溴的加入可能导致双子表面活性剂C12C4C12Br2聚合消失的解决方案。
此外，德等发现双子表面活性剂的加入到十六烷基三甲基溴化铵溶液中会导致胶束的明显增长，并从球面形态转化到椭球形态。
这些研究在双子和单链表面活性剂的混合物聚集行为方面取得了一些初步的重要成果。
然而，混合胶束的性质与双子表面活性剂的架构之间更详细的关系目前还尚不清楚。
在目前的工作中，阳离子双子表面活性剂混合胶束的性质，C12CSC12Br2（s= 3，6，12），非离子表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚（TX100）已被研究。
聚乙二醇辛基苯基醚是一种含有亲水基聚氧乙烯链的水溶性的非离子表面活性剂。
由于其溶解疏水性大的溶质分子的能力，聚乙二醇辛基苯基醚被广泛应用到实际当中。
在这里，人们采用稳态荧光分析法已经确定了聚乙二醇辛基苯基醚摩尔分数从（XTX100）0.0到1.0的混合物的临界胶束浓度值。
人们采用时间分辨荧光猝灭，电泳光散射和电子自旋共振的分析方法应经了解了在表面活性剂总摩尔浓度为10 mmol/L（远远高于各自的临界胶束浓度值）时，随着聚乙二醇辛基苯基醚摩尔分数的改变而产生的混合胶束zeta电位，胶束聚集数微粘度的改变。
这些研究旨在阐明表面活性成分和间隔长度对聚乙二醇辛基苯基醚双子表面活性剂混合胶束聚集性质的影响。
2. 材料和方法3. 2.1材料根据Menger and Littau提供的方法，人们已经合成并提纯了双子表面活性剂C12CSC12Br2（s=3，6，12）。
非离子表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚（Aldrich公司），被用作接受物质。
人们通过乙醇和丙酮重结晶分别得到了荧光探针芘（Aldrich）和N-十二烷基吡啶氯化物（DPC，Aldrich公司）。
自旋探针5-doxyl的硬脂酸（5-DSA，奥尔德里奇）被用来作为接受物质。
在这项工作中，人们使用三重水蒸馏。
2.2稳态荧光测量荧光技术被用来确定双子表面活性剂和TX100的混合物的CMC值芘的荧光光谱强度的第一和第三电子振动峰的比值（I1/I3）。
一个典型的芘荧光光谱图。
2。
采用日立F-4500型荧光光谱仪配备了恒温循环水洗澡的荧光强度进行测量。
既激发和发射带缝被固定在2.5纳米，在240纳米/分钟的扫描速度。
芘激发和发射光谱在335 nm处，从350到550纳米扫描。
在25.0±0.1◦C.进行所有的测量。
2.3。
时间分辨荧光猝灭使用爱丁堡分析仪器的的FLS920寿命测量光谱仪这种方法被用来确定双子表面活性剂和TX100混合胶束的胶束聚集数。
对于每个样品，在25.0±0.1◦温度下，分在淬灭基团存在和淬灭基团不存在的情况下记录荧光探针的衰变，图3显示了在DPC缺乏和存在的情况下芘的具有代表性的衰减曲线人们发现在允许的实验误差范围内有淬灭基团存在下的衰减曲线同没有淬灭基团存在下的衰减曲线一样有一个长时间的斜坡。
这种行为表明，探针和淬灭剂在荧光的时间尺度上是动弹不得的。
在这种情况下，淬火衰变可以适用下面的方程从A以下的方程获得的每个胶束新台币烷基链的总聚集数2.4.一个布鲁克海文国家实验室的ZetaPlus电泳光散射仪波长为635 nm调制频率为250 Hz，采样时间256微秒。
被用来获得双子表面活性剂和TX100混合胶团的界面动电势。
约2毫升的样品溶液被放在一个聚苯乙烯试管。
电极帽然后被贴在玻璃管中同时气泡通过轻拍的方式移出气泡在25.0±0.1◦C.进行所有的测量。
2.5。
电子自旋共振（ESR）5-DSA的ESR谱用Bruker ESP300é谱仪记录在X-波段图4显示了典型的表面活性剂和TX100混合胶束的5-DSA的ESR谱。
通过Bruker变温单元（型号的B-VT-2000）温度控制在25.0±0.1◦C。
ESR谱的方程，可以计算出旋转相关时间τC。
τc = (4)_6.6×10−10_W0__h0h−11/2+_h0h+1 1/2−2,其中W0代表电子自旋谐振的中场线（高斯）峰到峰的谱线宽度，h+1, h0, 和h−1代表了低，中，高场线的峰- 峰高。
超精细的耦合常数A N可以根据下列公式计算从ESR谱中计算出来。
A N = (A_ +2A⊥)/3, (5)3。
结果和讨论3.1。
临界胶束浓度表面活性剂C12C3C12Br2 / TX100,C12C6C12Br2 /TX100,C12C12C12Br2 / TX100XTX100 = 0.0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.6、0.8、0.9和1.0的混合物的临界胶束浓度值稳态荧光法测定的。
图5显示了芘的极性比率I1/I3的变化和表面活性剂C12C3C12Br2/TX100, C12C6C12Br2/TX100, andC12C12C12Br2/TX100混合物的的总摩尔浓度。
这些图形有很通常的S形的形状，在临界胶束浓度之下I1/I3的值迅速减少，一个稳定的高CT值。
这种转变，对应形成胶束。
因此，临界胶束浓度可以估计做为快速变化的曲线部分高浓度表面活性剂的几乎水平的部分。
这三个混合表面活性剂体系的临界胶束浓度值列于表1和绘制关于XTX100在图6。
纯C12C3C12Br2，C12C6-C12Br2，C12C12C12Br2和，和TX100获得的临界胶束浓度值与文献值吻合良好。
临界胶束浓度的变化显示这三种表面活性剂在不同X TX100范围内的情况，TX100加入后，临界胶束浓度值在XTX100低于0.4时降低显著，C12C3C12Br2 and C12C6C12Br2比C12C12C12Br2更加显著。
超出XTX100= 0.4临界胶束浓度值只显示一点递减，临界胶束浓度与TX100三个曲线互相配合。
当在双子表面活性剂单体间插入非离子表面活性剂分子，双子表面活性剂头基之间的静电斥力减少，这也反映在具有这样组成（后者部分所示）混合胶束泽塔潜能的变化。
这种减少将促进胶团形成。
当XTX100 高于0.4时却不同,因为静电斥力已经显著的筛选出。
X TX100进一步增加的情况下，将不会对表面活性剂的胶团化起到明显的促进作用，在XTX100低于0.4时，间隔长度对临界胶束浓度变化的影响和空间构型有关。
对于C12C12C12Br2胶束，较长的间隔采用环形构在疏水核心，不同于在C12C3C12Br2和C12C6C12Br2胶束中短间隔的几乎完全伸展的构型。
环状构型导致C12C12C12Br2彼此分子之间比C12C3C12Br2和C12C6C12Br2具有更强疏水作用，C12C12C12Br2的临界胶束浓度值，因此是三者表面活性剂中最小的。
由于C12C12C12Br2分子本身最强的疏水作用，静电屏蔽对胶团形成的影响不再那么显著。
C12C12C12Br2/TX100混合物临界胶束浓度随着X TX100的变化在三者表面活性剂的混合物之中是最不显著的。
对于C12C3C12Br2和C12C6C12Br2，扎娜[9]认为单体C12C6C12Br2分子采用顺式构象而单体C12C3C12Br2分子采用反式构象在它们胶团化之前。
顺式构象能使自由能在一个两亲分子从水溶液状态转化到胶束状态时具有较小的负值的。
当C12C6C12Br2的分子中混合TX100的分子时，一些C12C6C12Br2的分子可能会改变其构象，从顺式到反式。
这是由于受TX100疏水链之间疏水性的影响。
因此，TX100的加入对C12C6C12Br2临界胶束浓度下降比C12C3C12Br2. 有更显著一点的效果。
然而，在混合胶束中占主导地位的成分成为TX100，然后当XTX100高于0.4，这些间隔长度对临界胶束浓度的变化的的影响消失。
3.2。
胶团聚集数双子表面活性剂和TX100混合胶束的胶束聚集数已决定采用时间分辨荧光猝灭，如表1总结。
图7显示了每个N T胶束烷基链的总聚集数的变化，每个N G胶束双子表面活性剂烷基链的聚集数，每个N TX100 with X TX100胶束烷基链的聚集数。