新型双子表面活性剂的制备及性能研究_顾义师
双子表面活性剂的合成及应用
摘 要 :双子表面活性剂是一类新型的表面活性剂 ,它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 ,可以获得临界胶束浓度低 、表面活性高 、增黏能力强等一系列优异性能 ,这些优良性能使其具有良好的 应用潜力 。综述了双子表面活性剂的结构与性质 、合成及在皮化材料上的应用前景 。 关键词 :双子表面活性剂 ;合成 ; 性能 中图分类号 : TS 52911 文献标识码 : A
表面活性剂水溶液的流变性与其在水溶液中的 聚集状态密切相关 。双子表面活性剂的水溶液在低 浓度时具有高的黏度 ,尤其是一些短连接基的双子 表面活性剂的水溶液具有有趣的流变性 [ 7 - 8 ] 。随着 较短连接基的双子表面活性剂水溶液浓度的增大 , 溶液黏度可增大 6 个数量级 ;但随着水溶液浓度的 进一步增大 ,溶液黏度反而减小 。因为表面活性剂 分 (离 )子在水溶液中的聚集体结构的显著变化对 溶液黏度有重大影响 。随着溶液浓度的增大 ,溶液 中线状胶团相互缠结形成网状结构 ,因此水溶液黏
Syn thesis and Applica tion of Gem in i Surfactan ts
WAN G Yan- qing1 , WAN G Q uan- jie 1, 23 , HOU L i- jie2 , J IAN G Yan- yun2 ( 11College of R esou rce and Environm en t, S haanxi U n iversity of S cience and Technology, X i’an 710021, Ch ina;
蒋惠亮等人 以 [ 21 ] N , N ’-二羟乙基乙二胺 、氯乙 酸和硬脂酸为主要原料合成了一种新型两性双子表 面活性剂 ,具有优良的稳泡 、乳化性能并且工艺比较 简单 ,条件温和 。 214 其它双子表面活性剂
14-1-14双子表面活性剂的合成及性能评价
14-1-14双子表面活性剂的合成及性能评价
汤宇;朱亮;徐辰雨;孙增增
【期刊名称】《化学工程师》
【年(卷),期】2024(38)2
【摘要】为进一步提高鄂尔多斯盆地DS特低渗油田水驱开发后的采收率,研制了一种适合特低渗油田的新型磺酸盐双子表面活性剂14-1-14,并评价其界面活性、润湿性能、防膨性能和降压增注效果。
结果表明,这种双子表面活性剂具有出色的界面活性,能够将油水界面张力降低到10^(-3) mN·m^(-1)的量级;此外,该双子表面活性剂还具有良好的润湿改变能力和防膨性能;当浓度为0.05wt%~0.5wt%时,注入14-1-14双子表面活性剂溶液,降压率最高可达28.92%,水相渗透率最高提升23.09%。
上述实验结果表明,14-1-14双子表面活性剂对提高特低渗油田的采收率具有较好的推广应用前景。
【总页数】5页(P46-50)
【作者】汤宇;朱亮;徐辰雨;孙增增
【作者单位】长江大学石油工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TE254
【相关文献】
1.一种新型双子阴离子表面活性剂的合成及增溶性能评价
2.阳离子型双子表面活性剂的合成与性能评价
3.两性双子表面活性剂的合成及性能评价
4.阴离子型双子表
面活性剂的合成及性能评价5.14-6-14型阳离子型双子表面活性剂的合成和性能评价
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两性双子表面活性剂的制备及其应用应化专业毕业论文
两性双子表面活性剂的制备及其应用摘要本文通过十二胺，3-氯-2-羟基丙基磺酸钠为主要原料，采用二氯取代的亲水基团作为链结基，制备了新型氨基磺酸盐型两性双子表面活性剂；采用红外光谱、及核磁氢谱并对其进行表征，并对其表面张力及仪器设备展开实验测试与分析，由实验结果可以看出双子表面活性剂能大幅度地降低油/水界面张力从而推断出双子表面活性剂具有比普通表面活性剂更好的表（界）面活性；而且通过对筛选出的性能最佳的双子表面活性剂与普通表面活性剂的复配实验结果表明，双子表面活性剂与普通表面活性剂具有良好的协同效应。
此外，本文还对合成的双子表面活性剂及其复配体系进行了微观驱油实验，实验结果表明，阴离子型双子表面活性剂复配体系能够将油/水界面张力降至10-3mN·m-1数量级，具有良好的界面活性。
双子表面活性剂驱油具有一定的使用价值，为以后三次采油的发展提供了新方向。
关键词：Gemini双子表面活性剂，表面活性，粘度，驱油The Synthesis and Evaluation of Gemini SurfactantsABSTRACTDodecylamine，3-chloro-2- hydroxypropyl sulfonate as the main raw material，the use of dichloro-substituted hydrophilic groups as a link-based，preparation the new Sulphamate amphoteric gemini surfactants；By IR and 1H NMR spectrum and its characterization and its surface tension and equipment to expand the experimental testing and analysis by the experimental results can be seen that the gemini surfactants can significantly reduce the interfacial tension of oil/water in order to infer the gemini surfactants with the table (community) better than the average surfactant surface activity；And experimental results of performance on the screening of gemini surfactants with ordinary surfactant compound showed that the gemini surfactants and conventional surfactants have good synergy。
新型双子表面活性剂的合成及性能研究
—
ＮＨ－Ｃ— Ｏ— Ｃ ＨＨ ３
Ｈ３ － Ｃ Ｂｒ
ｃ Ｈ，
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Ｏ— Ｃ２ 一 Ｎ — ＣＨ３ ｒ Ｈ４ Ｂ－
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图 ２ 氨酯化 反应式
１２ １ 季铵 盐产 品的合成 ．．
在烘干的磨 口三颈瓶中加人准确量取 的 Ⅳ，
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２ 季铵 盐型双 子表面 活性剂 的表面 活性
２ １ 双子 表面 活性剂表 面活性 ．
准确称 取适 量季 铵 盐 双 子表 面活 性剂 产 品 ， 配制成一 系列 不 同浓度 的稀 溶 液 ， ２ 在 ５℃ 下 ， 参 照 ＩＯ０４ １８ Ｓ ３ — ９５拉起 圆环 液膜 法 测定 其 表 面张
皤
Ｃ２１ ＨＢｒ １Ｏ － ４ —
Ｒ ｃ Ｉ ／ｓ
与普通 表面活 性 剂 相 比 ， 子 表 面活 性剂 具 双
图 １ 季铵化反 应式
有很低的临界胶束浓度 （ ＭＣ 值和很高的界面 Ｃ ） 活性 ， 这两大特性是 目前三次采油中驱油用 的任
何 一种表 面活性剂 所无法 比拟 的 ， 因此 ， 子表 面 双 活性剂在 三次采油 领域具 有很 大的应用潜 力 。
图 ４ 十 四／ 十六烷 基三 甲基溴化铵 浓度
对 表面张 力的影 响
力， 考察双子表面活性剂浓度对表面张力的影响 ， 结果 见 图 ３ 。
从 图 ４可 以看 出 ， 使 常用 阳离 子 表 面 活性 要 剂表 面张力 降 低 到４ Ｎ ｍ左右 时 ， 用 阳离 子 ０ｍ ／ 常
Ⅳ一 甲基 乙醇 胺 （ ＭＥ ， 后 加 人 等 摩 尔 量 二 Ｄ Ａ） 然 的溴 代 烷 ， 拌 均 匀 ， 时溶 液 为 均 一 的 透 明液 搅 此
双子表面活性剂研究进展
双子表面活性剂的研究进展摘要：综述了双子表面活性剂的结构特点、国内外研究状况、合成方法和性能，并对其作出总结和展望。
关键词：双子表面活性剂、研究状况、合成、性能、展望新一代双子（Gemini）表面活性剂的出现，是表面活性剂领域的一大突破，是为表面活性剂科学开拓了广阔的前景。
双子表面活性剂( Gemini surfactant或dmieric surfactant)，又称孪连表面活性剂、双生表面活性剂或偶联表面活性剂，是通过一个联接基将两个传统表面活性剂分子在其亲水头基或接近亲水头基处连接在一起而形成的一类新型表面活性剂[1]。
它突破了传统表面活性剂只含有单疏水基团和单亲水基团的两亲结构，包含两个或两个以上的疏水基团和亲水基团,，具有比传统表面活性剂高得多的表面活性。
它具有许多传统表面活性剂所不具备的、意想不到的新性能。
1、双子表面活性剂的结构特点与传统表面活性剂不同，双子表面活性剂中含有至少两个以上亲水基团(离子头基或极性基团)和两个以上疏水基团(碳氢链、碳硅链或碳氟链)，并在亲水基团处或靠近亲水基团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，甚至在疏水基团末端，则变为另一种表面活性剂：双头表面活性剂。
双子表面活性剂结构示意图如图1所示。
图1中所示的联接基团在亲水基处的为串联结构的双子表面活性剂，联接基团在靠近亲水基团的疏水基团处的为并联结构的双子表面活性剂。
从已报导的文献来看，疏水基团R 和亲水基团I都可多于两个，联接基团也可多于一个。
它们的结构可以是对称的，也可以是不对称的(即图1中R1和R2可以相等，也可不等；I1可以等于I2，也可以不等)。
因此，有人认为，将双子表面活性剂叫为低聚表面活性剂( oligomeric)更为恰当[2]。
组成双子表面活性剂亲水基团的可以是阴离子、阳离子、两性离子、非离子，也可以是阴阳离子和离子对。
疏水链大多是碳氢结构，如长链烷烃( 8~ 20个C原子)，芳烃和杂环化合物。
双子(Gemini)表面活性剂合成及性能评价
文 章 编号 ： ０ ５ ８ ０ （ ０ ９ ０ — １ — ３ １０ — ９７ ２ ０ ）５ １０ ０
断 块 油 气 田 Ｆ Ｕ — Ｌ Ｃ Ｉ Ｇ ＳＦＥ Ｄ Ａ Ｉ Ｂ ０ Ｋ ＯＬ＆ Ａ ＩＬ
第 １ ６卷第 ５期
（ ｍｉｉ 面 活性 剂 合成 及 性 能评 价 Ｇｅ ｎ） 表
Ｌ ｂ ｒ ｔ ｒ ｆＯｉ ａ ｏ ａ ｏ ｙ ｏ ｌ＆ Ｇａ ｅｅ ｖ ｉ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅｘ ｌｉ ｔ ｎ Ｃｈ ｎ ｄ ｎ ｖ ｒ ｉ ｆＴ ｃ ｎ ｌ ｇ ，Ｃ ｅ ｇ ｕ ６ ０ ５ ， ｉ ａ ｓ Ｒ ｓ ｒ ｏｒ Ｇｅ ｌｇ ｎ ｐｏｔ ｉ ， ｅ ｇ ｕ Ｕ ｉ ｅｓｔ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ａ ｏ ｙ ｙ ｈ ｎ ｄ １ ０ ９ Ｃｈｎ ）
摘 要 研 究合 成 了一种 阴 离子 型双 醚 双 苯磺 酸 盐 Ｇ ｍｉ 表 面活 性 荆 ， ｅ ｎ ｉ 该表 面活性 剂可 在 无碱 ， 量 浓度 为 ３ ｇ Ｌ 质 ５ ・ ｍ
条件 下 ． 油 水 界 面 张 力降 至 １ ｘ ０ Ｎ． —的 超 低 水 平 ； 将 ． １。ｍ ｍ ｔ ２ 可有 效 改 变岩 石 表 面 润 湿 性 ， 将 亲 油 表 面 改 变 为 弱 亲 油 表 可 面． 可将 亲 水 表 面 改 变 为弱 亲 水 表 面 ： 用该 Ｇ ｍｎ 表 面活 性 剂 配 制 的 三 元 复 合 驱 （ Ｓ ） 油体 系相 比 常 规驱 油体 系， 利 ｅ ｉｉ ＡＰ驱 表
现 出更 高的 驱替 效率 。 关 键 词 Ｇ ｍ ｎ 表 面活 性 剂 ； 面 张 力 ； 湿性 ； 高 采收 率 ｅ ｉｉ 界 润 提
中图 分 类 号 ： Ｅ３ ７４ Ｔ ５ ．６ 文 献 标 识 码 ： Ａ
双子型有机硅表面活性剂的合成与活性表征
剂相继开发出来 ，其中一种被称为双子 （ ｅ ｉ ） Ｇ ｍｎ ｉ 型表 面活性 剂 ，因其 具有很 高 的表 面活性 ，引起 学术 界和工 业界 的广 泛兴致 和关 注 。这类 表 面活
收稿 日期 ：２ １ ０ ２—０ ３ 。 ５— １ 作者简介 ：卢玉英 （ ７ ） １ ５ ，女，工程师 ，长期从事有机硅 ９ 一 材料研究与管理。Ｅ— ａｌ ｕＩｉｇ ｌｅｔ ．ｈｍ ｈｎ． 。 ｍ ｉ：ｌｙｙ ＠ｂ ｓ ｒｃｅ ｃｉａⅢ ｌｎ ｕ ａ
第 ５期
卢 玉 英 等 ．双 子 型 有 机 硅 表 面 活 性 剂 的 合 成 与 活 性 表 征
摘要 ：以二氢四硅氧烷和不饱和聚醚为原料 ，合成了双子型有机硅表 面活性剂 ；对其表 面活性进行 了表
征 ，并与三硅氧烷表 面活性剂进行 了比较。结果发现 ，乙二醇单元与 丙二醇单元的量之 比 ［ （ Ｏ） ｎ Ｐ ］ ｎ Ｅ ／ （ Ｏ）
显著影响有机硅表 面活性 剂的表 面活性 ；双子 型有机硅表 面活性剂 水溶液的表 面张力 高于三硅 氧烷表 面活
反 应完 成后 ，曾终止 反应 ，通 过减压 法 去除未 反 应 的单 体 ，结 果 发 现 Ｍ ２ 很 少 ，说 明 聚醚 和 Ｄａ Ｍ ＭＤＨ ２ Ｍ按 ｌ １的量之 比反 应 ，ＭＤ Ｍ 中有一 个 氢 ： 被 保存 下来 了 ；此外 ，按第 一 种聚 醚的反 应条 件 进 行第 二种 聚 醚 的加成 反应 ，产 物 外 观 不 透 明 ， 需 要提 高 温 度 ，说 明 ＭＤ Ｍ 中一 个 硅 氢 基 加 成 Ｈ Ｅ
性剂 的分子 是 由两条 亲水链 、两个 疏水 基和一 个 连 接 基 团组 成 ，分 子 的 形 状 如 同连 体 婴 儿 一 般 （ 结构 见 图 １ ， 因 此 被 称 为 双 子 型 表 面 活 性 ）
双子表面活性剂合成与应用
双子表面活性剂的合成与应用化学化工学院应用化学赵佳20091129010020 b5E2RGbCAP双子表面活性剂的合成应用摘要：本文主要介绍了双子表面活性剂<Gemini）的定义及特性。
以两种双子表面活性剂为例介绍了其合成原理，以及应用范围。
p1EanqFDPw关键词：双子表面活性剂，合成，应用表面活性剂是在加入很少量时即能大大降低表面张力一大类有机化合物。
表面活性剂在许多行业配方中被用作性能添加剂，为具体应用提供多种功能，包括发泡效果，表面改性清洁，乳液等。
而双子表面活性剂<Gemini）成为了研发领域的热点。
DXDiTa9E3d 一、双子表面活性剂的定义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。
RTCrpUDGiT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：5PC zVD7HxA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。
二、发展历程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。
jLBHrnAILg1988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。
双子表面活性剂的研究和开发解析
双子表面活性剂的研究和开发解析【摘要】双子表面活性剂是一种新型活性剂，具有特殊的结构成分，因此具有显著的表面活性。
本文主要分析了双子表面活性剂的研究和开发，对于表面活性剂的实际应用起到参考作用，促进双子表面活性剂的发展。
关键词：双子表面活性剂；结构；性质少量加入表面活性剂之后，将会极大的降低表面会张力。
在很多行业配方中利用表面活性剂作为性能添加剂，而且在实际应用过程中发挥着多种功能，例如可以发挥出发泡组用户额和表面改性清洁作用等。
而当期那研发领域的热点为双子表面活性剂。
一、概述双子表面活性剂传统表面活性剂主要包括亲油基和亲水基，而且可以发挥出疏水链的缔合作用，发挥出离子头基间电荷斥力和水化作用，可以发挥出分离作用，不能紧密排列界面和分子聚集体中，使表面张力的能力因此降低。
因此提出物理方法提高避免活性，例如可以增加电荷斥力来提供温度，使非离子表面活性剂的水化程度因此降低，也可以复配两种表面活性剂间。
但是采取的物理手段也具有一定的局限性，例如升高温度之后，聚氧乙烯的水化程度和溶解度将会被降低。
而加入电解质之后，不利于责任感强非离子表面活性剂的表面活性。
在复配政府离子表面活性剂的时候，因为电性中和的影响，表面活性离子缔合对的水溶性因此降低，从而引发沉淀情况。
近些年开始重视一种新型表面活性剂，指的是利用化学键联结两个以上的两亲成分，因此新城新的表面活性剂。
因为这种表面活性剂是利用共价键结构连接亲水基团，有利于紧密排列亲水基之间，同时可以发挥出良好的表面活性，还可以发挥出很多的特殊性能。
双子表面活性剂也被成为Gemini表面活性剂，而且这类表面活性剂已经成为业界研究的重点。
（一）双子表面活性剂的结构双子表面活性剂指的是利用连接基团在亲水头基部位通过化学键连接两个表面活性剂单体，因此形成具备优越性能的双子表面活性剂。
双子星表面活性剂分子可以在离子头基间形成共价键，而且可以抑制表面活性剂的头基分散力，使表面活性因此增加，同时可以降低表面张力，从而发挥出显著的湿润性，可以增强钙皂分散性，同时可以合法一处复配协同作用，更容易产生胶团。
琥珀酸基蓖麻油酸聚乙二醇酯双子表面活性剂的合成及性能研究本科毕业论文
合同协议模板沈阳化工大学本科毕业论文题目：琥珀酸基蓖麻油酸聚乙二醇酯双子表面活性剂的合成及性能研究毕业设计（论文）任务书应用化学专业0902 班学生：黄新华摘要本文以蓖麻油酸、硼酸、聚乙二醇（600）和琥珀酸酐为原料，合成了非离子双子表面活性剂—琥珀酸基蓖麻油酸聚乙二醇酯(SA RAPEG-15)。
琥珀酸酐与蓖麻油酸聚乙二醇硼酸酯反应过程中考察了催化剂用量、物料摩尔比、反应温度、反应时间及水解时间对反应过程的影响。
实验结果表明，较优的实验条件为：聚乙二醇与硼酸反应合成硼酸单聚乙二醇酯的反应时间为2h，反应温度120℃；蓖麻油酸与硼酸单聚乙二醇酯反应过程中,反应温度140℃，反应时间2h，催化剂对甲基苯磺酸用量为原料总质量的1%；琥珀酸酐与蓖麻油酸聚乙二醇硼酸酯反应过程中，最佳配比琥珀酸酐):蓖麻油酸聚乙二醇硼酸酯=3.05:2，反应温度120℃，反应时间3.5h，催化剂对甲苯磺酸用量为原料总质量的4%,水解时间为1 .5 h。
粗产品用环己烷洗涤提纯，总收率为87.98%。
用薄层色谱法分析产品纯度，利用红外光谱分析产物官能团结构。
对产物的物理化学性质及产物的保湿性和吸湿性进行测试。
得到产物的浊点为51.05℃,表面张力CMC=0.069g/L、γCMC=43.0976mN/m,乳化815秒，亲水亲油平衡值HLB=14.63，润湿时间为71秒；吸湿性甘油远远比样品要好得多，而保湿性甘油和样品相近。
关键词：硼酸酯化法；蓖麻油酸；聚乙二醇；琥珀酸酐；琥珀酸基蓖麻油酸聚乙二醇酯双子。
AbstractIn this paper, nonionic surfactant(SARAPEG-15)was synthesized by using Castor oleic acid, boric acid, succinic anhydride and Polyethylene glycol (600) as main materials.Succinic anhydride reaction with ricinoleic acid polyethylene glycol boric acid ester were investigated in the process of catalyst dosage, mole ratio, reaction temperature, reaction time and hydrolysis time on the influence of the reaction process.Experimental results show that the optimal experimental conditions for: polyethylene glycol (peg) and boric acid synthesis of boric acid single polyethylene glycol ester reaction time 2 h, the reaction temperature is 120 ℃; Ricinoleic acid and boric acid single polyethylene glycol ester reaction process, reaction temperature 140 ℃, reaction time 2 h, the dosage of catalysts for methyl benzene sulfonic acid as raw material to 1% of the total mass;in the process of Synthesis of succinic acid ricinoleic acid glycol ester succinic anhydride: Ricino- leic acid polyethylene glycol borate ester= 3.05: 2, reaction temperature was 120℃, reaction time was 3.5h,the dosage of catalysts for methyl benzene sulfonic acid as raw material to 4% of the total mass; hydrolyzation time was 1.5 h. The purification products was washed thick with cyclohexane ,the total yield was 84.79%.Using thin layer chromatography (TLC) analysis of product purity, and using the infrared spectrum to analysis product functional group structure.The chemical and physical properties of product and product moisture and moisture absorption were tested. The cloud point of the product obtained was 51.05℃, the surface tension was CMC = 0.069g/L, γCMC = 43.0976 mN/m, emulsifying was 815 seconds, the hydrophilic -lipophilic balance was HLB = 14.63, Wetting time was71 seconds, hygroscopic glycerin is much better than the sample, and moisturizing glycerin and similar samples.Key words: boric acid esterification method; Ricinoleic acid; Polyethylene glycol ; Succinic anhydride; Succinic acid base ricinoleic acid polyglycol ester Gemini.目录第一章引言 (1)第二章文献综述 (3)2.1 Gemini表面活性剂的结构 (3)2.2 Gemini表面活性剂的特征 (4)2.3 Gemini表面活性剂的合成进展 (4)2.4 Gemini表面活性剂的应用及前景 (5)2.5蓖麻油的物化性质 (7)2.6聚乙二醇的物化性质 (8)2.7硼酸酯法的应用 (9)2.8选题依据及意义 (10)2.9研究内容 (10)第三章实验方案 (12)3.1 实验药品及仪器 (12)3.1.1 实验药品 (12)3.1.2 实验仪器设备 (13)3.2 实验步骤 (13)3.2.1 琥珀酸基蓖麻油酸聚乙二醇酯的合成 (13)3.2.2 产品性能测定 (16)第四章结果与讨论 (19)4.1 硼酸与聚乙二醇的酯化反应 (19)4.2硼酸单聚乙二醇酯与蓖麻油酸的酯化反应 (20)4.3琥珀酸酐和蓖麻油酸聚乙二醇硼酸酯的酯化反应 (20)4.3.1 反应温度和时间对反应的影响 (20)4.3.2 原料摩尔比对反应的影响 (22)4.3.3催化剂用量对反应的影响 (24)4.4 硼酸酯键的水解 (26)4.5产物分离和提纯 (27)4.6 薄层色谱分析 (28)4.7 产物结构分析 (30)4.8 性能测试 (31)4.8.1浊点 (31)4.8.2表面张力 (31)4.8.3 乳化力 (31)4.8.4亲水亲油平衡值 (32)4.8.5 吸湿性 (32)4.8.6 保湿性 (33)第五章结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)附录 (41)附录一英文文献原文复印件 (41)附录二英文文献翻译 (42)第一章引言表面活性剂指加入很少量即能降低溶剂(一般为水)的表面张力，改变体系界面状态，从而产生润湿、乳化、起泡、增溶等一系列作用(或其反作用)的物质。
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新型双子表面活性剂的制备及性能研究顾义师黄丹*（江南大学生态纺织科学与技术教育部重点实验室无锡214122）南通苏州大学纺织研究院开放课题（NS1211）资助2013-01-15收稿，2013-03-11接受摘要制备了一系列羧基支化改性双子表面活性剂，其利用马来酸酐将2个疏水性基团和2个亲水性基团通过弱酯键连接基团连接在一起，以反丁烯二酸为羧化试剂在过氧化自由基的引发下进行羧化接枝反应接入了阴离子亲水基团。
用红外光谱和核磁共振表征了合成物的分子结构。
测定了合成产物的表面张力、胶团形貌、疏水性能、泡沫性能、润湿性能、乳化性能和分散性能。
结果显示所合成的双子表面活性具有优异的表面性能。
关键词双子表面活性剂表面性能表面张力分散性能Preparation and Properties of Novel Gemini SurfactantGu Yishi ，Huang Dan *（Education Ministry Key Laboratory of Science ＆Technology for Eco-textiles ，Jiangnan University ，Wuxi 214122）Abstract A series of carboxyl branch modified Gemini surfactants were prepared．These cleavable surfactantspossess two identical hydrophobic alkyl group moieties ，two hydrophilic polyethylene glycol group moieties and a succinic acid spacer as weak ester linkage．Nonionic hydrophilic moieties had been added by reacting fumaric acid in the presence of a peroxy-type free radical initiator to form a carboxylic acid groups．The structures of these compounds were confirmed through IR and NMR．The physical and chemical properties of synthetic products ，including surface tension ，micelles morphology ，hydrophilicity ，foam property ，wetting property ，emulsifying property and dispersion property were determined．The results showed that the as-prepared Gemini surfactants have excellent surface properties．KeywordsGemini surfactant ，Surface properties ，Surface tension ，Dispersion properties双子表面活性剂（Gemini surfactant ）在结构上是由2个亲水基团和2个疏水基团在连接基团的作用下形成的。
其有着比传统表面活性剂不止2倍的性能提升且表面张力更低、临界胶束浓度（CMC ）更低的特点。
由于其结构的“非常规”性，使得其在生物医学、纺织染整、三次采油上有着独特的应用［1 5］。
聚醚马来酸双酯是一种双子表面活性剂［6，7］，其利用顺丁烯二酸为连接基团将2个聚醚单体在其亲水基部位或靠近其亲水基部位通过化学键连在一起，形成1个具有2个亲水基团和2个亲油基团的结构，由于桥基的作用，使得聚醚单体连接得相当紧密，从而使其碳链之间的作用力增强，而且亲水基（—CH 2CH 2O —）部分的斥力由于桥基的存在而大大减弱，这就使得其活性远大于一般的表面活性剂。
在过氧化自由基的作用下，以反丁烯二酸为羧化试剂在聚氧乙烯链上进行羧化接枝，使分子链上带有大量的水溶性羧酸基团。
这样的亲水基团和疏水基团的交错排列使得其性能相比传统表面活性剂更为优异。
之前有研究者以月桂醇聚醚来合成这类表面活性剂，包括对称［8］和不对称［9］双酯，但由于结构中含有芳香基团，生物降解性能不好。
本研究以硬脂醇聚醚为原料合成羧化硬脂醇聚醚马来酸双酯Gemini 表面活性剂，性能更优异，更易生物降解。
·735·http ：//www．hxtb．org 化学通报2013年第76卷第6期DOI:10.14159/ki.0441-3776.2013.06.0161实验部分1.1试剂与仪器硬脂醇聚醚AE5，AE10，AE15，AE20，AE23，AE27，AE30（工业级，江苏省海安石油化工厂）；顺丁烯二酸酐，反丁烯二酸，对甲苯磺酸，过氧化苯甲酰（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）。
AVATAR 370型傅里叶变换红外光谱仪（Thermo Nicolet 公司）；Unityinova 400型核磁共振波谱仪（Varian 公司）；A 201型全自动表面/界面张力仪（美国科诺工业有限公司）；F-7000型荧光分光光度计（日本日立公司）；S-4800型场发射扫描电子显微镜（日本日立公司）；DSA 100型液滴形状分析仪（德国Knls $公司）；MiniZeta 型03E 实验室循环砂磨机（德国Netzsch ）；Zetasizer Nano-Zs 90型纳米粒度及Zeta 电位分布仪（英国Malvem 公司）。
1.2表面活性剂的合成具体实验步骤以C-Ⅲ的合成为例［10 15］。
在配有温度计、分水器和回流冷凝管的三口烧瓶中加入一定比例的硬脂醇聚氧乙烯醚（C 18EO 15，A-Ⅲ）和顺丁烯二酸酐，加入一定量的对甲苯磺酸（TsOH ）作为催化剂，于60ħ下超声振荡15min 。
通入N 2，维持体系正压，缓慢升温，待酸酐完全熔融，开始搅拌，加热至180 200ħ，低速搅拌，反应4 5h ，取样滴定酸值，计算酯化率，当酯化率变化小于1mg KOH /g 时可视为到达反应终点，停止反应，即得硬脂醇聚氧乙烯醚马来酸双酯B-Ⅲ。
将反应体系降温至70ħ后，拆去分水器和回流冷凝管，加入反丁烯二酸和引发剂过氧苯甲酰（BPO ），仍保持N 2恒压保护，于10min 内搅拌升温至100 120ħ，持续反应6 8h ，停止反应，以石油醚（60 90ħ）洗涤，抽滤、离心，去除不溶物，旋蒸去除溶剂，真空干燥12h ，得羧化硬脂醇聚氧乙烯醚马来酸双酯C-Ⅲ。
图式1标题化合物的合成路线Scheme 1The synthesis route of titled compounds1.3表面活性剂物化性能1.3.1表面张力用A201型数字式吊白金片全自动表面/界面张力仪测定表面张力。
将产物配成系列质量浓度的水溶液，在室温下对其表面张力进行测定。
1.3.2表面活性剂水溶液胶团形貌以S4800型场发射扫描电镜（FESEM ）与低温冷冻传输装置联用实现样品的冷冻观察。
样品水溶液超声溶解至澄清，液氮条件下滴样到样品台上，冷冻干燥，镀Pt 测样。
1.3.3表面活性剂水溶液环境极性以芘为荧光探针，用F-7000型荧光光度计测定疏水性。
配制一系列摩尔浓度的芘溶液，测定第1发射峰与第3发射峰强度比值I 1/I 3，表征芘所处环境极性的大小。
1.3.4起泡性能采用震荡法测试表面活性剂的发泡性能。
取50mL 的样品水溶液倒入100mL 的具塞量筒，5s 内向一个方向震荡10次，记录泡沫高度，静置3min 后，再次记录泡沫的高度，记录泡沫稳定性。
1.3.5润湿性能配置表面活性剂水溶液溶液，以德国Knls $公司的DSAl00型的液滴形状分析仪测量接触角。
接触界面选用亚克力板，并与水样做对比试验。
·835·化学通报2013年第76卷第6期http ：//www．hxtb．org1.3.6乳化性能采用分水时间法进行乳化力的测定。
在100mL 具塞量筒中分别加入20mL 质量分数为0.1%的试样溶液和20mL 豆油或正己烷，置于40ħ水浴中恒温30min 后，将其上下剧烈震荡5次，静置1min ，再同样震荡5次，静置1min ，如此重复5次，静置于水浴中，用秒表计录水油两相分离至分出10mL 水相时所需的时间。
1.3.7分散性能采用超声分散TiO 2的方法来测试样品的分散性能。
取20mg TiO 2和20mg 表面活性剂溶于10mL 水中，于超声波清洗仪中振荡2h 后取出，平衡12h ，用移液管取上层清液1mL ，稀释成10mL ，再将稀释后的溶液放置于超声波振荡仪中振荡2h 后取出，静置4h ，后采用Zetasizer Nano-Zs90纳米粒度仪测量其粒径。
2结果与讨论2.1反应条件对硬脂醇聚氧乙烯醚马来酸双酯的影响以A-Ⅲ为例，探讨了反应物投料比、反应温度、反应时间和催化剂用量对双酯反应的影响，优化反应条件，利用正交实验考察了4个因素在3个水平上的反应对酯化率的影响：A 为投料比（硬脂醇聚氧乙烯醚：马来酸酐），B 为反应温度，C 为反应时间，D 为催化剂用量（%，相对于马来酸酐），因素与水平的选择见表1，正交实验结果及分析见表2。
表1因素和水平Tab．1Factors and levels 因素123A （投料比） 1.92.02.1B （温度/ħ）160180200C （时间/h ）456D （催化剂/%）135表2正交实验结果和计算Tab．2Results of orthogonality experiment andcalculation编号投料比温度/ħ时间/h 催化剂/%酯化率/%1A1B1C1D170.52A1B2C2D289.73A1B3C3D390.94A2B1C2D378.55A2B2C3D178.56A2B3C1D286.97A3B1C3D276.48A3B2C1D380.19A3B3C2D189.7Ⅰ251.1225.4237.5238.7Ⅱ243.9248.3257.9253.0Ⅲ246.2267.5245.8249.5ⅰ83.775.179.279.6ⅱ81.382.886.084.3ⅲ82.189.281.983.2R2.414.16.84.7由表2的结果分析可知，影响酯化率的因素是温度（B ）＞时间（C ）＞催化剂用量（D ）＞投料比（A ）。
较优反应条件为B3C2D2A1，即投料比2.0，温度200ħ，反应时间5h ，催化剂用量3%（相对马来酸酐重），此条件下反应酯化率为92.7%，优于正交试验中最大酯化率90.9%。