表面活性剂最新设计研究进展

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表面活性剂最新研究进展

人类的日常生活，各类生产活动，多种科学和技术的进步对表面活性剂品种和性能提出越来越高的要求，促使表面活性剂科学不断发展，迄今方兴未艾，表面活性剂已经深入到生命起源以及膜材料、纳米材料、对映体选择性的反应等各个领域中，设计新的有特殊用途和应用价值的表面活性分子仍不断受到人们的关注。新的功能型表面活型剂与附加的官能基团的性质和位置有密切关系, 对传统的表面活性剂分子结构的修饰会导致其结构形态有很大的变化，近几年国内外的相关研究单位在表面活性剂领域的最新研究进展主要有以下方面。

一、高分子表面活性剂

高分子表面活性剂的合成成为近年来表面活性剂合成研究的热点课题之一。高分子表面活性剂是相对一般常言的低相对分子质量表面活性剂而讲的，通常指相对分子质量大于1000且具有表面活性功能的高分子化合物。它像低分子表面活性剂一样，由亲水部分和疏水部分组成。高分子表面活性剂具有分散、凝聚、乳化、稳定泡沫、保护胶体、增溶等性质，广泛应用作胶凝剂、减阻剂、增黏剂、絮凝剂、分散剂、乳化剂、破乳剂、增溶剂、保湿剂、抗静电剂、纸张增强剂等。因此，高分子表面活性剂近年来发展迅速，目前已成为表面活性剂的重要发展方向之一。

高分子表面活性剂可根据在水中电离后亲水基所带电荷分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型四类高分子表面活性剂。如阴离子型的高分子表面活性剂有聚(甲基)丙烯酸(钠)、羧甲基纤维素(钠)、缩合萘磺酸盐、木质素磺酸盐、缩合烷基苯醚硫酸酯等。两性离子型的高分子表面活性剂有丙烯酸乙烯基吡啶共聚物、丙烯酸-阳离子丙烯酸酯共聚物、两性聚丙烯酰胺等。非离子型的高分子表面活性剂有羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯类共聚物等。阳离子型的高分子表面活性剂有聚烯烃基氯化铵阳离子表面活性剂、亚乙基多胺与表氯醇共聚季铵盐、淀粉或纤维素高取代度季铵盐、多聚季铵盐、聚多羧基季铵盐等。

开发低廉、无毒、无污染和一剂多效的高分子表面活性剂将是今后高分子表面

活性剂的研究趋势。

二、元素表面活性剂

含有氟、硅、磷和硼等元素的表面活性剂称为元素表面活性剂。由于氟、硅、磷和硼等元素的引入而赋予表面活性剂更独特、优异的性能。其中含氟表面活性剂与普通表面活性剂相比，无毒或毒性非常小，它们具有高表面活性、高耐热稳定性、高化学稳定性和憎水憎油等优良而独特的性能。含硅表面活性剂是随着有机硅新型材料发展起来的一种新型表面活性剂，不仅具有耐高温、耐气侯老化、无毒、无腐蚀及较高生理惰性等特点，还具有优良的降低表面张力的性能, 是仅次于含氟表面活性剂的特殊表面活性剂品种。有机硼表面活性剂是一种半极性的化合物，是由具有邻羟基的多元醇、低碳醇的硼酸三酯和某些脂肪酸所合成的。通常为非离子型, 碱性介质中重排为阴离子型。含硼表面活性剂高温下极稳定，可以水解，具有优良的表面活性、抗静电性及抗菌性，毒性较低，其用途还在进一步研究当中。

三、吉米奇（Gemini）表面活性剂

随着全球范围环保意识的加强，对日常生活和工业领域中使用的表面活性剂提出了许多新要求。近年来，人们一直致力于探索并合成具有高表面活性的新型表面活性剂。1971年，Bunton等率先合成了一族阳离子型Gemini表面活性剂，不过未引起重视。1991年，Menger等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)，即吉米奇（Gemini）表面活性剂。

吉米奇（Gemini）表面活性剂具有以下特性。(1)更易吸附在气/液表面，从而有效地降低了水溶液表面张力。(2)更易聚集生成胶团。(3)降低水溶液表面张力的倾向远大于聚集生成胶团的倾向，降低水溶液表面张力的效率是相当突出的。(4)具有很低krafft点。(5)对水溶液表面张力的降低能力和降低效率而言，和普通表面活性剂尤其是和非离子表面活性剂的复配能产生更大的协同效应。(6)具有良好的钙皂分散性质。(7)在很多场合，是优良的润湿剂。

20世纪90年代以来，吉米奇（Gemini）表面活性剂由于性能优良，具有广泛的商业应用前景，因此在世界范围内引起了极大关注，已成为胶体与界面化学领域的研究热点，Rosen认为吉米奇（Gemini）表面活性剂最有可能成为2l世纪的新型表面活性剂。目前，国外已经合成出一系列阴离子、阳离子、非离子及两性型等吉米奇（Gemini）表面活性剂品种，它们性能有所不同。其中阳离子表面活性剂中最重要的是含氮的表面活性剂，目前对阳离子型吉米奇（Gemini）表面活性剂研究较多的也是含氮原子的，而且主要是季铵盐型表面活性剂，由于它们具有生物降解好、毒性低、性能卓越的特点，越来越受到研究者的关注。

目前，世界各国已对吉米奇（Gemini）表面活性剂做了大量的研究工作, 并合成了许多新型Gemini表面活性剂，除常见的吉米奇表面活性剂如：乙（丙）撑基双（十二烷基二甲基氯化铵）等，开发出不对称型吉米奇阳离子表面活性剂；糖苷基吉米奇季铵盐阳离子表面活性剂；含聚醚基吉米奇季铵盐阳离子表面活性剂；反应型可聚合吉米奇季铵盐阳离子表面活性剂；含酯基吉米奇季铵盐阳离子表面活性剂；含酰胺基吉米奇季铵盐阳离子表面活性剂；无卤素吉米奇季铵盐阳离子表面活性剂等。

四、阴阳离子表面活性剂

阴阳离子表面活性剂(catanionic surfactant)是一类新型的、极具特色的表面活性剂，在表面活性剂家族中比较年轻的一种，在国际上，这个名称出现在八十年代后期，自1989年美国科学家观察到阴/阳离子表面活性剂自发囊泡形成以来，不同领域科学家进行了系统深入的研究。

阴阳离子表面活性剂它是由具有表面活性的阳离子和阴离子通过离子间相互作用结合而成，与经典表面活性剂相比具有十分显著的功效。表面活性剂最基本的功能指标即为其在水溶液中的疏水效应而富集于表面的降低表面张力的能力与效率。由于阴阳离子表面活性剂不同于其它表面活性剂的特殊结构特点，当其在表界面聚集时，不仅没有通常离子型表面活性剂之间因具有同种电荷而产生的电性斥