Gemini型阳离子表面活性剂与铜酞菁染料的相互作用
阳离子Gemini表面活性剂的表面活性研究
阳离子Gemini表面活性剂的表面活性研究阳离子Gemini表面活性剂的表面活性研究张婷婷，薛春利，曹端林，胡志勇*，朱海林（中北大学化工与环境学院，山西太原 030051）摘要：以脂肪胺、三聚氯氰、乙二胺、N,N–二甲基–1,3–丙二胺和氯化苄为原料合成了三种不同碳链长度（n=6、8、12）的阳离子Gemini表面活性剂（QAS C n-2-C n）。
采用元素分析、1H NMR、13C NMR、MS–ESI对三种目标产物进行了表征，分别采用表面张力法、电导率法和微极性法测定了30℃时3种表面活性剂的临界胶束浓度（CMC），并确定了临界胶束浓度下的最低表面张力（γCMC）。
结果表明：与传统表面活性剂相比，三种新型阳离子Gemini 表面活性剂均具有较高的表面活性，其CMC分别为3.75×10-4，1.71×10-4，5.30×10-6 mol·L-1；最低表面张力分别为33.8，36.6和45.5 mN·m-1。
关键词：阳离子Gemini表面活性剂；表面张力；临界胶束浓度中途分类号: TQ423.12 文献标识码：A 文章编号：Synthesis and surface activity properties of cationic gemini surfactant derived from cyanuric chlorideZHANG Ting–ting, XUE Chun–li, CAO Duan–lin, HU Zhi-yong*, ZHU Hai–lin (School of Chemical Engineering and Environment, North University of China, Taiyuan, 030051)Abstract: Three cationic gemini quaternary ammonium salt surfactant (QAS C n–2–C n) with different alkyl chains (n=6, 8, 12) were synthesized from 2,4,6–trichloro–1,3,5–triazine, ethylenediamine, N,N–dimethylpropane–1,3–diamine and benzyl chloride. Elemental analysis, 1H NMR, 13C NMR and ESI–MS spectra were used to confirm the chemical structures of the prepared compounds. The CMC and γCMC were determined by surface–tension，electrical conductivity and steady–statefluorescence methods. It is found that the surface activity of the three surfactants were higher than the conventional surfactants. The cmc were 3.75×10-4, 1.71×10-4, 5.30×10-6 mol·L-1, and their γCMC were 33.8, 36.6 and 45.5 mN·m-1, respectively.1 Keywords: cationic gemini surfactants; surface tension; critical micellar concentrationsGemini表面活性剂是指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[1-3]。
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。
浅谈吉米奇(Gemini)阳离子表面活性剂在工业及民用清洗中的应用
让浅谈吉米奇（Gemini）阳离子表面活性剂的结构性能及在洗涤中的应用一. 吉米奇（Gemini）表面活性剂的结构传统的表面活性剂只有一个亲水基团和一个亲油基团，而Gemini表面活性剂具有至少两个以上亲水基团( 离子头基或极性基团) 和至少两个以上亲油基团（碳氢链、碳硅链或碳氟链），并在亲水基团或靠近亲水基团通过化学键连接而成，如图所示。
Gemini 型表面活性剂的结构阻抑了表面活性剂有序聚集过程中的头基分离力，极大地提高了表面活性。
明显地表现出更易在气/液表面上吸附、更有效地降低表面张力、更好的复配协同效应、更低的Kraff点、更易聚集生成胶团、更好的润湿性、良好的钙皂分散能力等普通表面活性剂不具备的独特优势。
二.吉米奇（Gemini）阳离子表面活性剂的性能特点（一）表面活性Gemini阳离子表面活性剂由于通过连接基相连，具有两个或两个以上疏水链，这一方面减少了表面活性剂分子由于溶解而在水中均匀分布的程度从而降低了对体系熵降低的补偿，另一方面，由于具有两个或两个以上的疏水链，导致了Gemini表面活性剂的疏水部分和水的排斥作用更加剧烈，使得体系的能量成倍增加，因而Gemini表面活性剂与传统表面活性剂具有更好的表面活性（更易吸附于表面、更易聚集成胶束）。
然而更重要的是Gemini表面活性剂的两条疏水链对周围水分子的排列影响更大，可以捕获更多的水分子，使得疏水链周围的“冰壳层”大幅度增厚，水分子的自由运动受到大幅度的限制，导致了体系的熵大幅度的降低。
因此可以说，Gemini表面活性剂所具有的更好的表面活性主要是体系熵推动引起的。
另外，Gemini表面活性剂突破了传统表面活性剂的概念，离子头基之间通过连结基团以化学键相连，从而造成了两个表面活性剂单体之间非常紧密的结合，使得两条疏水链之间的相互作用大大增强，极大地增强了他们之间的疏水结合力，导致了表面活性剂在界面吸附形成更加紧密厚实的界面膜，从而产生更高的表面活性。
Gemini阳离子表面活性剂与DNA和磷脂相互作用的研究的开题报告
Gemini阳离子表面活性剂与DNA和磷脂相互作用的研究的开题报告一、选题来源及意义表面活性剂是具有活性的分子，它在溶液中能够形成胶束和微乳等。
近年来，各种新型表面活性剂的研究和应用得到了高度的关注，其中尤以双链阳离子表面活性剂（Gemini阳离子表面活性剂）的应用研究备受关注。
Gemini阳离子表面活性剂较传统的单链阳离子表面活性剂具有更强的表面活性、更高的溶解度、更低的胶束浓度和更好的生物相容性等特点，在生物医药、环境科学和化妆品等领域具有广泛的应用前景。
然而，Gemini阳离子表面活性剂作为一种新型表面活性剂，其与重要生物大分子的相互作用机理和影响尚不完全明确。
DNA和磷脂是生物大分子中的两个重要代表，它们的特定功能和结构和细胞活动密不可分。
在生物功能和细胞膜等方面，它们的研究一直是生物科学领域的热点，通过研究Gemini阳离子表面活性剂与DNA和磷脂的相互作用，有助于更深入地了解Gemini阳离子表面活性剂在生物领域中的应用机制，具有广泛的科学意义和应用价值。
二、研究内容和方法1. 研究Gemini阳离子表面活性剂对DNA结构和性质的影响。
(1)采用紫外吸收光谱研究Gemini阳离子表面活性剂与DNA的相互作用机制，并分析其对DNA的结构和稳定性的影响。
(2) 采用荧光光谱研究Gemini阳离子表面活性剂与DNA的相互作用机制，探究其对DNA键合能力和配对稳定性的影响。
(3)通过融点实验研究Gemini阳离子表面活性剂与DNA的相互作用及其对DNA杂交的影响。
2. 研究Gemini阳离子表面活性剂与磷脂的相互作用特性。
(1)通过表面张力实验研究Gemini阳离子表面活性剂与磷脂的相互作用机制，分析其形成胶束和微乳的能力。
(2)通过差示扫描量热技术研究Gemini阳离子表面活性剂与磷脂的相互作用机制，探究其对磷脂相结构和透过膜能力的影响。
(3) 通过透射电子显微镜观察Gemini阳离子表面活性剂与磷脂的相互作用特征，分析其微结构特点。
Gemini型可降解阳离子表面活性剂制备与应用
Ｐｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ Ａｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｇｅ ｍｉ ｎ ｉ Ｃａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｓｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｔ ａ ｎ ｔ
Ｍｉ ａ ｏ Ｚｏ ｎ ｇ ｅ ｈ ｅ ｎ ｇ ， Ｗａ ｎ ｇ Ｙｉ ｗｅ ｉ ２ ， Ｗａ ｎ ｇ Ｄｅ ｎ ｇ ｗｕ ， Ｙａ ｎ ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ
摘要 ： 以环氧 氯丙烷 、 己二酸和十八烷基二 甲基胺 为反应原料制备Ｇ ｅ ： ｍ ｉ ｎ ｉ 型双 酯类 阳 离子表 面活性 剂， 并通过傅 立叶变换红 外光谱仪对其结构进行表征 将该表 面活性剂应 用到棉织物柔软整理 中． 探讨 了其 对棉 织物的折皱 回复 角、 断裂强力 、 白度 、 柔软度 、 耐磨 性以及亲水性等指标 的影响 ， 并与传统 的织
ｍｏ ｎ ｉ ｍｎ ｃ ｈ ｌ ｏ ｒ ｉ ｄ ｅ（ Ｄ １ ８ ２ １ ） ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｔ ｅ ｘ ｔ ｉ ｌ ｅ ｉ ｆ ｎ ｉ ｓ ｈ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｉ ｆ ｎ ｉ ｓ ｈ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ —
（ １ ． Ｘ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｘ ｉ ’ ａ ｎ ，Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ ７ １ ０ １ ２ ３ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
２ ． Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｙ ｒ ｏ ｆ Ｅｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ａｕ ｘ ｉ ｌ ｉ ａ ｙ ｒ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｙ ＆ Ｔ ｒ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｆ ｏ ｒ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｙ，Ｓ ｒ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ
表面活性剂与染料的相互作用及受控染色(四)
一些聚合物在水溶液中不仅 以 分 子 状 态 与 染 料 发 生 作 用 ! 还会形成不同形式的胶团 ! 这些 胶 团 类 似 于 表 面 活 性 剂 胶 束 或 泡囊 ! 可以与染料结合 ! 结合后的 染 料 不 仅 最 大 吸 收 峰 会 减 小 ! 还会出现新的吸收 峰 ! 且在不同 / 0 值 下 变 化 不 同"一 些 高 聚 物对染料 $ 的吸收光谱曲线影响见图 ! ("
图! 作用模型 ,! 染料 , 与聚合物 % : ; :& 注’ % & 染料在疏水性的小囊中 ( % & 染料结合在凹槽中 " 2 9
图! 染料的甲氧基 和 苯 环 掺 入 聚 合 物 的 疏 水 性 小 囊 , 表明 ! 中! 或者结合在聚合物形成 的 凹 槽 中 ! 染料的羟基也与聚合物有 关基团发生作用 % 氢键 & ! 而染料的离子基则处在水相中 "
的状态随表面活性剂分子结构 和 泡 囊 结 构 不 同 而 不 同 # 基本方 式如上所示 $ 由于 泡 囊 水 池 中 的 水 和 本 体 溶 液 中 的 水 有 所 不 同# 自由状态的水较少 # 特别是小 泡 囊 # 因此溶于其中的染料分 子的性能也与本 体 溶 液 中 的 有 所 不 同 # 加上一些染料分子! 或 离子 " 还分布于 泡 囊 表 面 活 性 剂 的 烃 链 双 层 中 # 带有与泡囊相 同电荷的组成 则 通 过 长 烃 链 尾 锚 合 在 泡 囊 表 面 $ 曾 测 定 酸 性 染 料! 普拉蓝 E 在有 & 无表面活性剂泡囊时的吸收 F 和普拉红 F"
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表面活性剂与染料的相互作用及受控染色_五_宋心远
表面活性剂与染料的相互作用及受控染色(五)宋心远(东华大学化学与化工学院,上海 200051)关键词:染色;表面活性剂;染料;应用中图分类号:T S193.2 文献标识码:A 文章编号:1000-4017(2004)12-0042-055 表面活性剂与染料相互作用及受控染色受控染色有多种方法和途径。
对一定的纤维来说,达到控制染色过程,首先要筛选适合染色和相互配伍的染料。
近年来各主要染料生产厂家都对染料的染色性能进行了改进和表征,以供应用单位选用。
另一方面,染色设备制造商生产了一些先进的染色设备,优化了测试和控制工艺条件的装置,可以高效快速地进行受控染色。
染色理论和自动控制工作者,研究开发了不同的受控染色工艺途径和控制软件,使受控染色有了快速发展。
近年的研究表明,自然界的物体,多半是由许多很小的子单元自组装而成,或称自组合,而且这种自组合主要是通过非共价键,包括范德华力、氢键、静电力和疏水性组成间的作用来完成的。
例如天然的生物色素在生物体内就是通过与其他组分,例如与配糖体、蛋白质、磷脂和胆甾醇等组合而存在生物体中的。
染色过程严格地说,也是由染料分子与其他分子一起在染液中或纤维上自组合而完成吸附上纤维的。
一些物质,特别是一些表面活性剂参加了这个自组合过程,甚至与染料一起结合在纤维上。
表面活性剂对控制自组合过程起着重要作用,所以受控染色和表面活性剂的作用是分不开的。
表面活性剂与染料的相互作用对染色会产生多种影响。
利用这种相互作用已成功地在染料增溶、缓染、促染、匀染、增深、剥色或移染以及防沾染等方面得到应用,而且目前应用范围还在不断扩大,甚至开发出新的染色工艺。
根据用途不同,表面活性剂单独或与其他化合物一起用作各种染色助剂,例如增溶剂、匀染剂、促染剂、增深剂、剥色或修色剂,以及防沾色剂等。
本节仅对几种主要影响作简要分析和讨论。
5.1 增溶和分散作用表面活性剂通过单分子、单分子膜、双分子膜、胶束、泡囊以及铸膜与染料作用,可提高染料在水中的分散稳定性。
Gemini表面活性剂性质与应用
1.1 引言近年来，人们一直在寻找高效的表面活性剂。
而Gemini新型表面活性剂的出现[1-2]引起了众多学者的关注。
这种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。
由于Gemini表面活性剂具有独特的分子结构和优良的物理化学性能，因此应用前景广泛。
1.2 Gemini表面活性剂的结构低聚表面活性剂是两个和多个单链单头基，并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，结构如下图所示。
图1.1 两种表面活性剂的结构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，近来优增添了阴阳离子或离子对[3-4]等。
该表面活性剂的连接基团可分为柔性链和刚性链，按照连接基团的极性还可以分为极性链和非极性链。
从Gemini表面活性剂的分子结构可以看到，该表面活性剂既增强了碳氢链的疏水作用，也通过连接基团调整亲水基团的距离，改变了单元分子的几何形状，导致胶束表面电荷密度、水化程度及胶束形状的变化，使其具有一定的特性。
其连接基团化学键作用，减弱了亲水基团的静电作用，促进了分子在界面上的排列，从而使其具有更好的界面性能。
1.3 Gemini表面活性剂的性质1.3.1 Gemini表面活性剂的主要性质(1) 与传统表面活性剂[5]相比，Gemini表面活性剂更易吸附在两相界面上。
其吸附能力相当于传统表面活性剂的10～1000倍，这表明在表面活性剂应用的各个领域，Gemini表面活性剂远比传统表面活性剂高效。
比如，在降低溶液的表面张力、发泡或乳化等方面(要达到相同的目的所需的)Gemini表面活性剂的效率和能力都比传统表面活性剂要强得多。
(2) Gemini表面活性剂具有较低的临界胶束浓度(CMC)，仅相当于传统表面活性剂的0.10～0.01。
这说明它们引起皮肤刺激性的可能性要小得多。
这是因为刺激皮肤的是未胶束化的单个表面活性剂分子，而小的CMC值意味着溶液中单个表面活性剂分子的个数很少。
Gemini表面活性剂在有机颜料生产中的应用
最新一代的Gemini表面活性剂 在有机颜料生产中的应用
报告人：陈荣圻 教授
2009年9月20日厦门国际会展中心
目录
1 表面活性剂在有机颜料生产过程中的作用 2 Gemini表面活性剂概述 3 阳离子型Gemini表面活性剂 4 阴离子型Gemini表面活性剂
5 非离子型Gemini表面活性剂
Gemini表面活性剂概述
• Gemini表面活性剂的优良性能 （1）容易吸附在气—液和液—固界面上，而且 定向吸附排列紧密，从而有效地降低气/液表 面张力和液/固界面张力，在很多场合都是优 良的润湿剂。 （2）容易聚集而形成胶束，它的临界胶束浓度 （CMC）比传统表面活性剂低2个数量级（数十 至数百倍），因此形成胶束的浓度大大降低， 适合用作为乳化剂或分散剂。
L/O/G/O
谢谢大家 !
Gemini表面活性剂概述
（3）对有机物有很强的增溶能力，增溶即乳 化和分散的极限 （4）具有独特的流变性和粘弹性 （5）具有很低的Krafft点，水溶性良好 （6）与传统表面活性剂之间能产生协同增效 作用，比单一表面活性剂有高得多的表面活 性，而且可以大大降低使用助剂成本
Gemini表面活性剂概述 Gemini表面活性剂特别适合有机颜料在合成， 分散稳定和表面改性处理过程中应用。 有机颜料本身的低极性，低表面能，对于润湿， 分散有其特殊要求，传统表面活性剂所显示的表面 活性有其局限性，不能完全满足要求。 由于Gemini表面活性剂具有低界面张力和超低 CMC，正好弥补传统表面活性剂的不足，两者复配 更显示其优点。 因为Gemini表面活性剂处于开发初期，在有机 颜料中的应用需待以时日，大家一起来开发应用。
6 两性离子型Gemini表面活性剂
Gemini型含氟表面活性剂和聚合物的相互作用研究开题报告
Gemini型含氟表面活性剂和聚合物的相互作用研究开题报告一、研究背景和意义：含氟表面活性剂是一种近年来发展起来的新型表面活性剂，具有优良的表面活性、抗菌、抗腐蚀等独特性质，被广泛应用于工业、医药、农业、化妆品等领域。
而聚合物作为一种重要的高分子材料，具有稳定性和可塑性等优点，已经广泛应用于生活和工业生产中。
由于含氟表面活性剂与聚合物之间的相互作用特性不同，因此研究含氟表面活性剂和聚合物之间的相互作用对于深入了解含氟表面活性剂的应用和开发具有重要的意义。
二、研究现状：目前，国内外学者已经对含氟表面活性剂和聚合物之间的相互作用进行了一些研究。
其中，一些学者通过实验研究了各种不同含氟表面活性剂与聚合物的结合行为。
同时，一些学者利用计算机模拟方法对含氟表面活性剂和聚合物之间的相互作用进行了深入的研究。
然而，由于含氟表面活性剂和聚合物之间相互作用的复杂性和多样性，相关研究仍然存在许多问题需要进一步深入研究。
三、研究内容和目标：本研究拟通过实验和计算机模拟的方法，系统地研究含氟表面活性剂与聚合物之间的相互作用。
其具体研究内容包括：1.利用静态表面张力测试系统研究含氟表面活性剂与聚合物之间的界面性质，并通过联系角测量等方法获得表面能和表面自由能等相关参数。
2.利用循环伏安法和X射线光电子能谱分析等技术，系统地研究不同性质的含氟表面活性剂在聚合物表面的吸附性质，并探究其含氟基团的影响因素。
3.利用分子模拟技术，针对已有的一些含氟表面活性剂-聚合物复合体进行模拟，分析其结构和能量等性质，探究含氟表面活性剂和聚合物分子之间的相互作用机制。
本研究旨在深入理解含氟表面活性剂与聚合物之间的相互作用机制，为其在工业、医药、农业、化妆品等领域的应用和开发提供一定的理论依据和指导。
Gemini型含氟表面活性剂和聚合物的相互作用研究中期报告
Gemini型含氟表面活性剂和聚合物的相互作用研究中期报告第一部分：研究背景和目的含氟表面活性剂在工业和消费领域中得到了广泛应用，其中Gemini型含氟表面活性剂具有双亲性结构和普通表面活性剂相比更好的性能，因此具有更广泛的应用前景。
然而，由于其特殊的分子结构，Gemini型含氟表面活性剂的相互作用机理仍不完全清楚。
聚合物是Gemini型含氟表面活性剂在应用中常见的一种载体，但现有的研究主要集中于Gemini型含氟表面活性剂与单一聚合物的相互作用，对于Gemini型含氟表面活性剂与复合聚合物的相互作用研究较少。
基于以上背景，本研究旨在探究Gemini型含氟表面活性剂与复合聚合物的相互作用，阐明其相互作用机理和影响因素，并为其在应用中提供理论基础和指导。
第二部分：研究方法和步骤1.化学品采购和表征：选择代表性的Gemini型含氟表面活性剂和聚合物进行研究，并购买相关化学品。
使用FTIR、NMR、GPC等分析方法对化学品进行结构、分子量等方面的表征。
2.制备聚合物复合材料：根据已有的文献研究方法，制备Gemini型含氟表面活性剂和聚合物的复合材料。
确定不同含量和不同种类的Gemini型含氟表面活性剂对复合材料的影响。
3.性能测试和分析：对复合材料进行静态和动态的性能测试，如表面张力、界面张力、流变学分析等。
结合已有的相关研究，分析不同Gemini型含氟表面活性剂含量和种类对聚合物复合材料的影响。
第三部分：预期结果和意义预计本研究能从分子水平揭示Gemini型含氟表面活性剂与复合聚合物的相互作用机理，探究其结构-性能关系，为Gemini型含氟表面活性剂在复合材料领域的应用提供理论基础和指导。
同时，本研究对液体接触角、润湿、润滑等方面的理论和实践有一定的推动作用，具有较高的应用价值和学术价值。
Gemini表面活性剂的结构特性及其应用_李晓萍
Gem i ni 表面活性剂的结构特性及其应用李晓萍,金向军(白城师范学院化学系,吉林白城137000) 摘要:Ge m in i 表面活性剂是一类新型表面活性剂,它是由两个单链头基普通表面活性剂通过化学键联接在一起,由于其特殊的结构使其具有优良的性能和广泛应用。
本文对其结构特点和性能以及应用方面进行综述和分析,这种表面活性剂具有较好的应用和开发前景。
关键词:Ge m ini 表面活性剂;表面活性;季铵盐中图分类号:T Q423文献标识码:A 文章编号:167323118(2006)0420029203收稿日期:2006-03-02作者简介:李晓萍(1962———),女,白城师范学院化学系教授,研究方向:有机合成;金向军(1962———),男,白城师范学院化学系教授,研究方向:有机结构分析。
表面活性剂在工业生产中有着广泛的应用,以往开发的表面活性剂一般为单亲水基单疏水链的两亲分子。
人们一直在研究开发具有高活性的表面活性剂,七十年代以来相继开发的Ge m ini (双子)表面活性剂就是其中之一[1],该领域已成为国内外研究十分活跃的一个领域。
Ge m ini 表面活性剂是一类具有特殊分子结构的表面活性剂,它是由两个单链单头基普通表面活性剂在离子头基处以化学键联结而成的,作为新一代表面活性剂,其特殊的结构而具有某些特殊的性质,特别是具有更高的表面活性及其它物理化学特性,由于近年来Ge m ini 双子表面活性剂合成和性能研究的快速发展,为高表面活性的Ge m ini 表面活性剂的广泛应用提供了基础。
1 Gem i n i 表面活性剂的结构特点Ge m ini 表面活性剂是一种二聚表面活性剂,它是由两个双亲分子的离子头基经联结基团通过化学键联结而成的,如图1。
Ge m ini 表面活性剂一般应有两个疏水的烷基链(Tail )和两个离子头基(Polar head )和一个联结基团(s pacer )。
表面活性剂与染料的相互作用及受控染色_二_宋心远
表面活性剂与染料的相互作用及受控染色(二)宋心远(东华大学化学与化工学院,上海 200051)关键词:染色;表面活性剂;染料;应用中图分类号:T S193.2 文献标识码:A 文章编号:1000-4017(2004)09-0044-043 表面活性剂在水溶液中的行为3.1 单分子层膜当浓度很低时,表面活性剂主要呈分散状态溶解在水中。
由于其疏水部分不溶于水,所以倾向于聚集在水溶液表面,疏水部分伸向大气,随着浓度增加,这种倾向愈明显,使得溶液表面的表面活性剂浓度大大高于溶液内部,直至表面没有足够的水表面。
表面活性剂的疏水长链尾端平行“站立”在一起,形成二维固态,或称液体凝聚态,它实质上是一单分子层膜。
此时水溶液的表面张力大大降低,在25℃时可从7.28mN /m 降到2.0mN /m ,甚至更低,而表面活性剂浓度只需在0.5g /L 左右。
非离子表面活性剂对表面张力的降低比离子型表面活性剂更有效。
表面活性剂随浓度增加,在水溶液表面聚集形成单分子层膜的过程如图1所示。
图1 表面活性剂随浓度增高在表面聚集示意图当纤维等固体物质浸入水溶液时,在纤维与水溶液的界面,表面活性剂也会发生上述类似的过程。
降低界面张力,水溶液易于润湿纤维,并在纤维表面吸附形成一层单分子层膜。
不同极性材料浸入水溶液后,在界面吸附表面活性剂的方式是不同的。
疏水材料表面吸附表面活性剂分子的尾部,即疏水部分;极性材料表面吸附表面活性剂的头部,即亲水部分。
由此可见,在纤维与水溶液的界面上,不同亲水性纤维吸附表面活性剂的方式是不同的。
当表面活性剂浓度足够高时,表面活性剂分子也会“站立”在纤维表面,但“站立”的方式取决于纤维分子的亲水性,当纤维分子同时具有亲水和疏水两种组成时,则表面活性剂分子以尾部或头部吸附的两种方式均可能存在,但以其中一种方式为主。
同理,不同亲水性纤维,在水溶液中浸湿程度和速度是不同的。
3.2 胶束、反胶束和微乳液当表面活性剂在水溶液中达到一定浓度后,会自动形成聚集体,约50～200个表面活性剂分子形成球状、层状或棒状颗粒。
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万方数据
第１期房宽峻等：Ｇｅｍｉｎｉ型阳离子表面活性剂与铜酞菁染料的相互作用・６７・
的浓度较低时，形成的复合物能够吸附到气液界面上有效地降低表面张力，在接近表面活性剂的临界胶束浓度（ＣＭＣ）时，表面活性剂分子会逐渐取代之前形成的复合物，使表面张力降到最低。
当高于ＣＭＣ时，在水和空气界面上只有纯的表面活性剂分子＂１。
Ｍｏｈａｍｍａｄ等¨０。
利用核磁共振证实了这种复合物在界面上的存在，并且这种复合物的组成只与表面活性剂与染料的结构有关，而与二者在混合溶液中的物质的量比无关¨１ｌ。
当表面活性剂的浓度高于其临界胶束浓度时，染料会与表面带有电荷的胶束发生结合，二者的作用很复杂，染料有的可以吸附在胶束的表面，也可以被胶束包含在内部，有的还可以镶嵌在胶束的栅栏层。
表面活性剂胶束与染料的相对位置，染料的性质和结构有关，如果是分散染料，由于其没有水溶性的基团，所以分散染料只会在胶束内部，产生增溶作用¨２｜。
复合物的亲水性较差，所以会导致染料的进一步聚集‘１引，形成更多的染料聚集体，从而改变了染料分子周围的微环境¨“１６３，引起染料分子最大吸收波长和吸光度的变化。
随着Ｇｅｍｉｎｉ型表面活性剂的出现，研究这种具有双亲水基团和双疏水链锻结构的表面活性剂与染料的相互作用也逐渐增多Ⅲ１。
常用的研究方法有吸收光谱法和表面张力法等。
Ｔｅｈｒａｎｉ等‘１副利用紫外可见吸收光谱法研究了Ｇｅｍｉｎｉ阳离子表面活性剂与２种偶氮染料一刚果红和甲基橙的相互作用，发现刚果红的最大吸收波长会红移而甲基橙则会蓝移。
Ｔｅ．“Ｓｕ等¨引研究了不同长度乙氧基链的Ｇｅｍｉｎｉ型表面活性剂与分散蓝５６的相互作用及其增溶作用。
近年来，关于表面活性剂和染料的相互作用的研究报道很多，但关于表面活性剂与染料相互作用的机制研究还不完整，仍需要进一步加深研究¨…。
本文探索了Ｇｅｍｉｎｉ型阳离子表面活性剂与铜酞菁结构染料ＤＢｌ９９的相互作用，利用吸收光谱法研究二者相互作用对染料吸收强度和最大吸收波长的影响。
同时，用表面张力法和电导率法分析二者之间的相互作用对溶液表面张力和电导率的影响，探讨二者的相互作用机制。
１实验部分
１．１实验材料与仪器
Ｃ．Ｉ．直接蓝１９９（简写为ＤＢｌ９９），纯度９８％，是一种铜酞菁结构的染料（青岛染料厂提供）；乙撑基一双（十六烷基二甲基氯化铵，简写为ＥＢ—ＣＤＡＣ）是一种Ｇｅｍｉｎｉ季铵盐型阳离子表面活性剂（青岛英纳化学科技有限公司提供），固含量为４９．６５％，采用电导率法测定其ＣＭＣ为２０Ｉｘｍｏｌ／Ｌ。
二者的分子结构式如图１所示。
（Ｓ０３Ｎａ）ｏｓ２０
（ａ）ＤＢｌ９９
／＼八／＼／＼／＼／＼／＼／＼ｋＣ１
２
、八一＾八入八八牛
Ｃｌ
（ｂ）ＥＢ・ＣＤＡＣ
图１染料和表面活性剂的分子结构式
Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｄｙｅａｎｄｓｕｒｆａｃｔａｎｔ
ＤＤＳ．ＩＩＡ型电导率仪，上海雷磁新泾仪器有限公司；ＵＶ７５５Ｂ型紫外可见光分光光度计，上海佑科精密科学仪器公司；“ｗ一２００８型界面张力仪，承德市科承试验机有限公司。
１．２实验方法
１．２．１吸收光谱测定
分别配制一定浓度的染料和表面活性剂母液。
室温下，先在烧杯中加入一定体积的染料母液，然后再加入不同体积的表面活性剂母液，最后加入蒸馏水配制成２５ｍＬ的混合溶液，静置１ｈ后，采用ＵＶ７５５Ｂ型紫外可见分光光度计测定溶液的吸收光谱，石英比色皿光程为１ｃｍ，波长测量范围为５００～７００ｎｍ，测量温度始终保持在２５℃。
每次测量前先用蒸馏水清洗比色皿，然后用待测液润洗，然后测量。
１．２．２表面张力测定
混合溶液和ＥＢ—ＣＤＡＣ溶液在配制完毕后静置１ｈ，采用吊环法，使用ＪＹｗ一２００８型界面张力仪测量溶液的表面张力。
界面张力仪的铂金环在每次测量之前都用蒸馏水冲洗３遍，每组溶液测３次，然后取平均值。
１．２．３电导率测定
利用标准的ＫＣｌ溶液标定ＤＯＳ．ＩＩＡ型电导率
万方数据
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Gemini型阳离子表面活性剂与铜酞菁染料的相互作用
作者：房宽峻， 刘代明， 蔡玉青， FANG Kuanjun， LIU Daiming， CAI Yuqing 作者单位：青岛大学纤维新材料与现代纺织国家重点实验室培育基地,山东青岛,266071刊名：
纺织学报
英文刊名：Journal of Textile Research
年，卷(期)：2013,34(1)
本文链接：/Periodical_fzxb201301014.aspx。