双子表面活性剂 ppt
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双子表面活性剂
2020/7/18
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Gemini表面活性剂的性质
更易聚集生成胶团，因而有更低的临界胶束浓度
• Gemini表面活性剂比单链表面活性剂更易在水溶 液中自聚，且倾向于形成更低曲率的聚集体。 • Gemini表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）值比 相应的传统表面活性剂低1~2个数量级。
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非离子型表面活性剂的亲水基主要是聚氧乙烯基。升高 温度会破坏聚氧乙烯基同水的结合，而使溶解度下降，甚至 析出。所以加热时可以观察到溶液发生混浊现象。
发生混浊的最低温度称为浊点
聚氧乙烯的分子数越多，亲水性越强，浊点就越高。反 之，亲油性越强，浊点越低。
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Gemini表面活性剂的性质
2020/7/18
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阴离子Gemini表面活性剂
举例：
NaO
O
O
P O(CH2)mO P ONa
OC12H25
OC12H25
双烷氧基双磷酸盐 Gemini 表面活性剂
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O O
O
SO3Na SO3Na
二聚体磺酸盐阴离子Gemini 表面活性剂
O O
O
ห้องสมุดไป่ตู้
COONa COONa
二聚体羧酸盐阴离子Gemini 表面活性剂
Gemini表面活性剂定义、结构特征
双子表面活性剂（Gemini surfactant）， 又称孪连表面活性剂、 双生表面活性剂、 偶联表面活性剂，
Gemini型表面活性剂是一种新型的表面活 性剂，由两个双亲分子的离子头经联接基团通过 化学键联接而成。
Gemini是双子星座的意思。 1991年， Gemini的概念由Menger等第一次 提出。
双子表面活性剂2..
11
Gemini表面活性剂的性质
更易聚集生成胶团，因而有更低的临界胶束浓度
• Gemini表面活性剂比单链表面活性剂更易在水溶 液中自聚，且倾向于形成更低曲率的聚集体。 • Gemini表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）值比 相应的传统表面活性剂低1~2个数量级。
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Gemini表面活性剂的性质
Gemini表面活性剂在水溶液中更易形成胶团，所以 Gemini表面活性剂对有机物的增溶能力更强。
具有良好的钙皂分散性质 在很多场合，是良好的润湿剂
16
Gemini表面活性剂的主要用途 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
2 刺激少，制备温和型产品 5 3 高效增溶剂 6 乳液稳定剂和泡沫稳定剂 增粘剂 特殊的反应催化剂
N(CH2CH2OH)3Cl
TM 结构式
6
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。
7
阴离子Gemini表面活性剂
举例：
O O COONa
O
COONa
C10H21CHCH2O(EO)n H O
O
右图是以十二酸为原料制 C H CHCH O(EO) H 10 21 2 n 备的一种非离子 Gemini 表 面活性剂 非离子 Gemini 表面活性剂
9
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
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
《两性表面活性剂》课件
两性表面活性剂的应用
医药领域中的应用
了解两性表面活性剂在医药 领域中的应用，包括药品制 剂和医疗器械的相关研究。
工业用途中的应用
探索两性表面活性剂在工业 生产中的广泛应用，如化工、 合成材料和石化工业。
生活中的应用
揭示两性表面活性剂在日常 生活中的多种应用，从洗涤 剂到个人护理产品。
两性表面活性剂的环境影响与安全性
两性表面活性剂的环境影响
研究两性表面活性剂在环境中的影响，包括对水体生态系统的潜在Leabharlann 险。两性表面活性剂的安全性评估
评估两性表面活性剂在使用中的安全性，并探索相关的研究和标准。
两性表面活性剂的使用建议
提供使用两性表面活性剂时的一些建议和方法，以确保安全和可持续性。
结论
总结两性表面活性剂的特性与应用，探讨其可持续发展的方向，以促进环境 友好型表面活性剂的使用。
参考文献
请参考以下文献了解更多关于两性表面活性剂的研究和应用： 1. 作者1. 文献标题1. 发表年份1. 2. 作者2. 文献标题2. 发表年份2. 3. 作者3. 文献标题3. 发表年份3.
《两性表面活性剂》PPT 课件
PPT大纲：两性表面活性剂
引言
表面活性剂是什么？它们的分类有哪些？我们将引入两性表面活性剂的概念和作用，让你对其有更深入的了解。
两性表面活性剂的基本知识
什么是两性表面活性剂？它们的定义、结构和性质是怎样的？与单一性表面活性剂相比，两性表面活性剂有何 不同之处？让我们一探究竟。
第二章表面活性剂(共56张PPT)
C14H29SO4Na 30
C16H33SO4Na 45 C18H37SO4Na 56
活性剂
C10H21CHC6H4SO3Na | CH3
表面活性剂：是这样一种物质，当它的加入量很小时，就能使溶 剂（一般为水）的表面张力或液液界面张力显著降低，改变体系 的界面状态；当它达到一定浓度时，在溶液中缔合成胶团，从而 产生润湿或反润湿、乳化或破乳、起泡或消泡、以及加溶等一系 列作用，以达到实际应用的要求。
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。
6.8
=CH-
-0.475 -0.475 -0.475
2.4
-(C3H5O)-(氧丙烯基) -0.15
2.1
-CP2-
1.9
-CF3-
-0.87 -0.87
例：计算月桂酸钠的HLB值 CH3（ CH2）10-COONa
解：-CH3：， -CH2- ： -COONa：19.1
HLB=7+∑(亲水基团基数)-∑(亲油基团基数) HLB= 7 + 19.1-（-0.475）×
第二章 表面活性剂
第一节 表面活性剂基本概念
一、表面张力
界面上的分子与体相内部分子所处的
状态不同。受力状态不同。
图2—1 液相内部和液-气界面的
分子所受作用力的示意图
表面张力：液体表面任意单位长度上的
收缩力称为表面张力，单位为N·m-1
。
从能量上看，表面分子比内部分 子具有更高的能量。
要使体系的表面积增加，就必须对体系 做功。
团具有的亲水亲油平衡值。 表示表面活性剂的亲水疏水性能。
HLB值大，亲水性强，亲油性弱； HLB值小，亲油性强，亲水性弱。
（1）HLB值的规定
双子型表面活性剂PPT课件
23
（2） 3种季铵盐型Gemini表面活性剂的合成
• 在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的i口瓶中分别 加入一定量的N，N二甲基十二胺（DTDA）[或N，N 一二甲基十四胺(DTTA)、N，N一二甲基十六胺 (DTCA)]与EGBC，用乙酸乙酯做溶剂，在快速搅拌 条件下加热至一定温度．以物料配比、反应时间、反 应温度为因素，做三因素三水平的正交实验，按照得 出的最佳条件合成．用乙酸乙酯与乙醇的混和溶剂 (体积比5：1)对反应产物重结晶3次，得到白色粉末 状产物。3种表面活性剂均易溶于水、乙醇、三氯甲 烷、二氯甲烷，不溶于乙酸乙酯、丙酮、正己烷、石 油醚、乙醚．溶于水后，其泡沫呈白色，振荡可使泡 沫增加。
T/h
目标产物收率/%
22
97.5
23
97.7
24
98.2
25
98.1
26
98.1
21
二、阳离子Ｇｅｍｉｎｉ表面活性剂的合成
• 1.合成原理
22
2.合成方法
• （1） 中间体氯乙酸乙二醇酯(EGBC)的合成与分离
• 在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的四口瓶中加 入0.22 mol的氯乙酰氯，搅拌，加热，通入氮气。 在恒压滴液漏斗中放入0.1 mol无水乙二醇，缓慢滴 加至四口瓶中。在50℃时，搅拌加热一定时间，停 止通人氮气，减压除HC1气体．停搅拌，冷却至室 温后加入少量水，使未反应的氯乙酰氯水解，转移 至分液漏斗中，加入饱和食盐水，摇匀静置．取下 层油状物，用饱和食盐水多次洗涤直至中性。油状 物用乙醚稀释后加入无水MgSO4 干燥，过滤．除 去乙醚后得15.9 g无色柱状晶体，产率约74%，熔 点为44～45℃(文献值 ：43～44℃)。
84.1
84.0
（2） 3种季铵盐型Gemini表面活性剂的合成
• 在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的i口瓶中分别 加入一定量的N，N二甲基十二胺（DTDA）[或N，N 一二甲基十四胺(DTTA)、N，N一二甲基十六胺 (DTCA)]与EGBC，用乙酸乙酯做溶剂，在快速搅拌 条件下加热至一定温度．以物料配比、反应时间、反 应温度为因素，做三因素三水平的正交实验，按照得 出的最佳条件合成．用乙酸乙酯与乙醇的混和溶剂 (体积比5：1)对反应产物重结晶3次，得到白色粉末 状产物。3种表面活性剂均易溶于水、乙醇、三氯甲 烷、二氯甲烷，不溶于乙酸乙酯、丙酮、正己烷、石 油醚、乙醚．溶于水后，其泡沫呈白色，振荡可使泡 沫增加。
T/h
目标产物收率/%
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二、阳离子Ｇｅｍｉｎｉ表面活性剂的合成
• 1.合成原理
22
2.合成方法
• （1） 中间体氯乙酸乙二醇酯(EGBC)的合成与分离
• 在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的四口瓶中加 入0.22 mol的氯乙酰氯，搅拌，加热，通入氮气。 在恒压滴液漏斗中放入0.1 mol无水乙二醇，缓慢滴 加至四口瓶中。在50℃时，搅拌加热一定时间，停 止通人氮气，减压除HC1气体．停搅拌，冷却至室 温后加入少量水，使未反应的氯乙酰氯水解，转移 至分液漏斗中，加入饱和食盐水，摇匀静置．取下 层油状物，用饱和食盐水多次洗涤直至中性。油状 物用乙醚稀释后加入无水MgSO4 干燥，过滤．除 去乙醚后得15.9 g无色柱状晶体，产率约74%，熔 点为44～45℃(文献值 ：43～44℃)。
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84.0
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。
两性表面活性剂精品PPT课件
1 高级脂肪胺 + 丙烯酸甲酯 R - NH2 + CH2=CHCOOCH3 NaOH R – N+H – CH2CH2 – COO – Na
2021/1/8
表面活性剂化学
27
2 高级脂肪胺 + 丙烯腈 R - NH2 + CH2=CHCN
NaOH R – N+H – CH2CH2 – COO – Na
多用于高档、专用 的洗发香波，而且在婴 儿用品上前景广阔。
2021/1/8
表面活性剂化学
9
3 氨基酸型
特点是：对环境和生物体的安全性高，对 皮肤和头发有亲和性，前景最好的是对安 全性要求极高的化妆品。
2021/1/8
表面活性剂化学
10
4 氧化胺型
特点是： 增泡、稳泡作用明显 复配时能降低刺激性
2021/1/8
表面活性剂化学
11
6.2 两性表面活性剂的性质
1 两性表面活性剂的等电点
pH < 4 阳离子表面活性剂
2021/1/8
pH = 4
pH > 4 阴离子表面活性剂
表面活性剂化学
12
2 临界胶束浓度与pH的关系 3 pH对表面活性剂溶解度和发泡性的影响 4 在基质上的吸附量及杀菌性与pH的关系 5 甜菜碱型表面活性剂CMC与碳链长度的关系 6 两性表面活性剂的溶解度和Krafft点
CH 3
2021/1/8
表面活性剂化学
23
2 卤代烷 + 羟基叔胺
引入羟基 再硫酸酯化
C 12 H25
C H2 Cl
SO3 酯化
C12 H25
CH 3 + N C H2 C H2 OH
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
溶液中的双子星座
溶液中的双子星座随着现代社会对表面活性剂的要求越来越高，现在崛起一种极有应用前景的新型表面活性剂——双子表面活性剂。
一、双子表面活性剂的结构这种表面活性剂的结构如图1所示，它含有两个两亲成分，由一个连接基在亲水基部位将两个两亲成分连接起来。
由于结构十分独特，Menger将其命名为“Gemini”表面活性剂(Gemini在天文学上的意思是双子星座)，一般译作“双子表面活性剂”。
连接基可以具有不同的长度、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(–OSO3-)、磺酸基(–SO3-)、羧酸基(–COO-)、磷酸酯基(–OPO3-)，也可是阳离子型(主要是季铵盐)或非离子型(如糖类)。
图1双子表面活性剂结构示意图二、双子表面活性剂在水中的存在形态1. 在水面的存在形态表面活性剂的疏水性碳氢链在水中处于不稳定的高能状态，具有逃离水相的倾向，分子可通过两种方式来降低体系的能量。
一种是吸附在气–水界面上(如图2所示)。
与传统表面活性剂相比，双子表面活性剂可以形成更加致密的烃基层，因此降低溶液表面张力的能力更强(以水–空气界面为例。
在水内部，1个水分子受到周围水分子的作用力的合力为零。
在表面上，1个水分子所受上层空气中分子的吸引力小于内部水分子的吸引力，所以所受合力不为零，该合力指向液体内部，结果导致液体表面具有自动缩小的趋势，这种收缩力称为表面张力)。
如果用C20来表示一个表面活性剂使水的表面张力每降低0.02 N·m-1所需的浓度，双子表面活性剂双亚甲基–1，2–双(十二烷基二甲基溴化铵)(简称12–2–12)的C20(质量分数)只有0.0083%，而相应的传统表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(简称DTAB)的C20高达0.21%。
图2气液界面上传统表面活性剂(左)与双子表面活性剂(右)的吸附状态示意图2. 在水体中的存在形式表面活性剂分子在气–水界面的吸附达到饱和后，就在溶液中聚集。
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❖ 7.双子表面活性剂具有较高的生物安全性。
7
双子表面活性剂的合成-阳离子型
❖ 在阳离子型双子表面活性剂中研究最多的是季铵盐型双 子表面活性剂。季铵盐型双子表面活性剂的合成较为简 单，❖ 阴离子型双子表面活性剂主要有3种类型：磷酸盐型、磺 酸盐型和羧酸盐型。
❖ (3)离子头为阳离子(钱盐)，阴离子(磷酸盐，硫酸盐，梭酸 盐)，或者非离子(聚醚，糖苷)。
❖ (4)根据两个离子头基和疏水烷烃链的结构可分为对称的和不 对称的双子表面活性剂
❖ (5)特殊类型的双子表面活性剂，含有一S一S一键的双子表面 活性剂以及疏水的碳氢链上的氢为氟原子取代，形成碳氟链 的双子表面活性剂。双子表面活性剂结构的特殊性，决定了 其性质的多样及复杂性。
❖ Gemini表面活性剂可以分为离子型和非离子型两大类， 其中离子型又分为阳离子(如季按盐)，阴离子(如磷酸 盐、硫酸盐、磺酸盐和梭酸盐等)和两性表面活性剂。
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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。
❖ 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。
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双子表面活性剂概述-性能
❖ 4.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产生更大的协同效应， 可大幅度降低体系的表面张力。
❖ 6.奇特的粘度特性。传统型表面活性剂的浓度和粘度这两 个物理参数，没有定性和定量的线性关系。而Gemini型 表面活性剂的粘度随浓度增加而迅速增大，粘度值大小可 相差6个数量级，在1%时生成巨大的线形胶团，溶液像 胶一样具有高粘弹性，当浓度增加到7%时，由于结构变 化，粘度又逐渐下降。这是一种奇特的粘度现象。
14
双子表面活性剂的合成-阴离子型
❖ 第一种方法类似于合成羧酸盐型Gemini表面活性剂的第三种 方法，以1，2-二环氧十二烷为原料合成双子表面活性剂，合 成路线如下所示：
15
双子表面活性剂的合成-阴离子型
❖ 另一种方法是在单烷基二苯醚二磺酸基础上开发的一类磺酸 类双子表面活性剂，它是通过烷基酚与高碳烯烃或长碳链卤 化物反应得到二苯醚，然后用发烟硫酸或氯磺酸磺化得到。 反应如下：
❖ 二是向酒石酸衍生物分子中引入疏水链，再水解得到产物， 合成路线如下：
12
双子表面活性剂的合成-阴离子型
❖ 三是以1，2-二环氧十二烷为原料先合成双链化合物，再 还原酯化水解制得，合成路线如下:
13
双子表面活性剂的合成-阴离子型
❖ （3）磺酸盐类和硫酸酯盐类Gemini表面活性剂
❖ 磺酸盐和硫酸酯盐类产品是普通表面活性剂中产量最大的 一类，如烷基苯磺酸钠（LAS）和烷基硫酸钠（AS）等， 该类化合物在双子表面活性剂中也开发得较早，并已有工 业化产品烷基苯醚磺酸钠供应。由于磺酸盐及硫酸酯类产 品水溶性好、原料来源广，因此该类产品有可能最先实现 大规模工业化生产，以满足日化行业及工业的应用需求。
双子表面活性剂
11级化学工艺徐运欢
1
目录
1 双子表面活性剂概述 2 双子表面活性剂的合成 3 双子表面活性剂的应用前景 4 双子表面活性剂的研究进展
2
双子表面活性剂概述-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。
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 G4 emini表面活性剂。
双子表面活性剂概述-结构特点
❖ (1)所有的双子表面活性剂至少有两个疏水碳氢链、两个离子 或者极性头基和一个联接基团。
❖ (2)联接基团可长(12个亚甲基)或者短(2个亚甲基);联接基团 刚性(1，2一二苯乙烯)或者柔性(亚甲基链);联接基团极性( 聚醚)或者非极性阴旨肪族，芳香族)。
❖ （1）磷酸盐型Gemini表面活性剂 磷酸盐型双子表面活性剂的合成方法主要是在三乙胺和四 氢呋喃（干燥）存在下含不同亚甲基数目的二元醇与三氯 氧磷在0℃反应30min后，在搅拌下滴加十二醇，然后水解 脱氢，最后用NaOEt/EtOH处理制得双十二烷氧基双磷酸盐 Gemini表面活性剂，其合成路线如下所示：
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双子表面活性剂的合成-非离子型
❖ 方法一：
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双子表面活性剂的合成-阴离子型
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双子表面活性剂的合成-阴离子型
❖ （2）羧酸盐型Gemini表面活性剂
羧酸盐型双子表面活性剂的合成方法主要有3种。一种是将二环氧丙 基醚作为连接基团与长链脂肪醇反应得到二烃基化合物，再与溴乙 酸反应，经酯化水解得到，合成路线如下：
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双子表面活性剂的合成-阴离子型
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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。
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双子表面活性剂的合成-非离子型
❖ 非离子型双子表面活性剂主要类型有：糖类、醇醚和酚醚类 ❖ （1）糖类
以葡萄糖等糖中的羟基或醛基等活性基团与其它双活性基团反 应制备糖基双子型表面活性剂。现阶段的合成方法有生物酶催 化合成法和化学合成法，以后者为主，但合成路线长，收率低 ，产品成分复杂，原料昂贵，很难进行工业化生产。 ❖ （2）醇醚和酚醚类非离子型Gemini表面活性剂 醇醚和酚醚类非离子型双子表面活性剂合成方法与传统非离 子型双子表面活性剂相同，关键是先把具有疏水链的两部分用 连接基连接起来，再进行乙氧基化或丙氧基化。合成方法主要 有三种，反应如下：
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双子表面活性剂的合成-阳离子型
❖ 在阳离子型双子表面活性剂中研究最多的是季铵盐型双 子表面活性剂。季铵盐型双子表面活性剂的合成较为简 单，❖ 阴离子型双子表面活性剂主要有3种类型：磷酸盐型、磺 酸盐型和羧酸盐型。
❖ (3)离子头为阳离子(钱盐)，阴离子(磷酸盐，硫酸盐，梭酸 盐)，或者非离子(聚醚，糖苷)。
❖ (4)根据两个离子头基和疏水烷烃链的结构可分为对称的和不 对称的双子表面活性剂
❖ (5)特殊类型的双子表面活性剂，含有一S一S一键的双子表面 活性剂以及疏水的碳氢链上的氢为氟原子取代，形成碳氟链 的双子表面活性剂。双子表面活性剂结构的特殊性，决定了 其性质的多样及复杂性。
❖ Gemini表面活性剂可以分为离子型和非离子型两大类， 其中离子型又分为阳离子(如季按盐)，阴离子(如磷酸 盐、硫酸盐、磺酸盐和梭酸盐等)和两性表面活性剂。
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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。
❖ 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。
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双子表面活性剂概述-性能
❖ 4.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产生更大的协同效应， 可大幅度降低体系的表面张力。
❖ 6.奇特的粘度特性。传统型表面活性剂的浓度和粘度这两 个物理参数，没有定性和定量的线性关系。而Gemini型 表面活性剂的粘度随浓度增加而迅速增大，粘度值大小可 相差6个数量级，在1%时生成巨大的线形胶团，溶液像 胶一样具有高粘弹性，当浓度增加到7%时，由于结构变 化，粘度又逐渐下降。这是一种奇特的粘度现象。
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双子表面活性剂的合成-阴离子型
❖ 第一种方法类似于合成羧酸盐型Gemini表面活性剂的第三种 方法，以1，2-二环氧十二烷为原料合成双子表面活性剂，合 成路线如下所示：
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双子表面活性剂的合成-阴离子型
❖ 另一种方法是在单烷基二苯醚二磺酸基础上开发的一类磺酸 类双子表面活性剂，它是通过烷基酚与高碳烯烃或长碳链卤 化物反应得到二苯醚，然后用发烟硫酸或氯磺酸磺化得到。 反应如下：
❖ 二是向酒石酸衍生物分子中引入疏水链，再水解得到产物， 合成路线如下：
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双子表面活性剂的合成-阴离子型
❖ 三是以1，2-二环氧十二烷为原料先合成双链化合物，再 还原酯化水解制得，合成路线如下:
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双子表面活性剂的合成-阴离子型
❖ （3）磺酸盐类和硫酸酯盐类Gemini表面活性剂
❖ 磺酸盐和硫酸酯盐类产品是普通表面活性剂中产量最大的 一类，如烷基苯磺酸钠（LAS）和烷基硫酸钠（AS）等， 该类化合物在双子表面活性剂中也开发得较早，并已有工 业化产品烷基苯醚磺酸钠供应。由于磺酸盐及硫酸酯类产 品水溶性好、原料来源广，因此该类产品有可能最先实现 大规模工业化生产，以满足日化行业及工业的应用需求。
双子表面活性剂
11级化学工艺徐运欢
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目录
1 双子表面活性剂概述 2 双子表面活性剂的合成 3 双子表面活性剂的应用前景 4 双子表面活性剂的研究进展
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双子表面活性剂概述-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。
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 G4 emini表面活性剂。
双子表面活性剂概述-结构特点
❖ (1)所有的双子表面活性剂至少有两个疏水碳氢链、两个离子 或者极性头基和一个联接基团。
❖ (2)联接基团可长(12个亚甲基)或者短(2个亚甲基);联接基团 刚性(1，2一二苯乙烯)或者柔性(亚甲基链);联接基团极性( 聚醚)或者非极性阴旨肪族，芳香族)。
❖ （1）磷酸盐型Gemini表面活性剂 磷酸盐型双子表面活性剂的合成方法主要是在三乙胺和四 氢呋喃（干燥）存在下含不同亚甲基数目的二元醇与三氯 氧磷在0℃反应30min后，在搅拌下滴加十二醇，然后水解 脱氢，最后用NaOEt/EtOH处理制得双十二烷氧基双磷酸盐 Gemini表面活性剂，其合成路线如下所示：
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双子表面活性剂的合成-非离子型
❖ 方法一：
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双子表面活性剂的合成-阴离子型
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双子表面活性剂的合成-阴离子型
❖ （2）羧酸盐型Gemini表面活性剂
羧酸盐型双子表面活性剂的合成方法主要有3种。一种是将二环氧丙 基醚作为连接基团与长链脂肪醇反应得到二烃基化合物，再与溴乙 酸反应，经酯化水解得到，合成路线如下：
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双子表面活性剂的合成-阴离子型
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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。
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双子表面活性剂的合成-非离子型
❖ 非离子型双子表面活性剂主要类型有：糖类、醇醚和酚醚类 ❖ （1）糖类
以葡萄糖等糖中的羟基或醛基等活性基团与其它双活性基团反 应制备糖基双子型表面活性剂。现阶段的合成方法有生物酶催 化合成法和化学合成法，以后者为主，但合成路线长，收率低 ，产品成分复杂，原料昂贵，很难进行工业化生产。 ❖ （2）醇醚和酚醚类非离子型Gemini表面活性剂 醇醚和酚醚类非离子型双子表面活性剂合成方法与传统非离 子型双子表面活性剂相同，关键是先把具有疏水链的两部分用 连接基连接起来，再进行乙氧基化或丙氧基化。合成方法主要 有三种，反应如下：