第十一章 双子型表面活性剂
双子表面活性剂
2020/7/18
10
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。
2020/7/18
2020/7/18
12
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。
2020/7/18
13
Gemini表面活性剂的性质
2020/7/18
6
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
2020/7/18
7
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
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
双子表面活性剂的应用研究进展
双子表面活性剂的应用研究进展双子( gemini)型表面活性剂是一组性能优异的表面活性剂，其分子是由两个普通单链单头基表面活性剂分子在头基处通过联接基团以化学键连接而成。
其中联接基团可以是聚亚甲基、聚氧乙烯基、聚氧丙烯基，也有刚性的或杂原子的基团。
极性基团可以是阳离子型、阴离子型、非离子型。
虽然大多数的gemlm表面活性剂结构对称，含有两个相同的极性基团，但含有不对称结构的gemlm表面活性剂也有报道，李刚森等[1]就研制出含有三个或三个以上极性基团或烷基链的多聚表面活性剂。
Gemini型表面活性剂分子的这种结构使其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，更好地复配协同效应，更低的Kraff点，更易聚集生成胶团，更好的润湿性，昆好钙皂能力等普通表面活性剂不具备的独特优势[2]。
1 Gemini表面活性剂的研究现状及其性质1971年，Bunton等[3]首次合成了一类阳离子型gemini表面活性剂：烷基-a，w-双二烷基双甲基烷基溴化铵，并对它们的表面活性和临界胶束浓度进行了研究。
1990年，Zhu等[4]合成出了阴离子型gemini表面活性剂。
1991年美国Emory 大学的Menger等合成了以刚性间隔基联接离子头基的双烷烃链表面活性剂，并命名为gemlm型表面活性剂。
此后对双子表面活性剂的研究及新型结构的双子表面活性剂不断被报道。
各国已对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，如：不对称型、无公害双糖型、阳离子（季铵盐）和阴离子（磷酸盐）的两性型。
1999年赵剑曦[5]对国外gemini表面活性剂的研究做了系统的综述，引起了国内相关研究单位的重视。
与传统表面活性剂相比较，gemini表面活性剂具有很多优良性能：很高的表面活性，很低的Krafft点和很好的水溶性；在降低水的表面张力方面表现出更高的效率，与传统表面活性剂（尤其是非离子型表面活性剂）复配时能产生较强的协同效应；独特的流变性能；更强的降低油水界面张力的能力；良好的钙皂分散性能，润湿性能；对油的增溶能力更强；对皮肤的刺激性更小等。
双子表面活性剂 ppt
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。
3
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。
6
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。
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
ｗｈ ｎ ｔ ｅ ｇ ｅ ａ ｅ ｎ ｈ ｓｗａ ｒ ａ ｔ ｒ ｕ ｈ ｉ ｏ ｃ ｐ ｏ ｐ ｅ ｔ ｈ ｅ ｅ ａ ｕ ｆ ｃａ ｔ ． Ｔ ｅ ｓ ｆｃ ｃ ｉｉＲ●●● ｅ ｈ ｙ ａ ｇ ｇ ｔｄ ａ ｄ ｔ ｕ ｓ ａ ｂ ｅ ｋ ｈ ｏ ｇ ｎ ｃ ｎ ｅ ｔｃ ｍ ａ ｄ ｗｉ ｔ ｅ ｇ ｎ ｒ ｓ ｒａ ｔｎ ｓ ｒ ｒ ｈ ｌ ｈ ｕｒａ ｅ ａ ｔ ｔ ｖｙ
ＷＵ Ｊ ｎ ｕ
（ ｅａ ｍ ｎ ｏ ｈｍｃｌ ｎｎ ｅ ｎ ， ｈｎｚｏ ｓｔｔ ｏ ｎｎ ｅ ｎ ｅｈｏ ｇ ， ｉ ｇｕＣ ａｇｈｕ２３６ ， ｈ ａ Ｄ ｐｒ ｅｔ ｆ ｅ ｉ ｇｉ ｒ ｇ Ｃ ａｇｈｕＩ ｔｕ ｆ ｇｉ ｒ ｇＴｃｎ ｌ ｙ Ｊ ｎｓ ｈｎ ｚｏ １１４ Ｃ ｉ ） ｔ Ｃ ａＥ ｅ ｉ ｎｉｅ Ｅ ｅｉ ｏ ａ ｎ
双子型表面活性剂
第十一章 双子型表面活性剂
• 传统表面活性剂a与Gemini表面活性剂(b—d)在气德界面的吸附状
• Gemini表面活性剂吸附方式主要由联接基团的限制 作用与整个分子在相界面上的亲和作用决定。亲和 作用包括极性基团与水相的作用和非极性基团与油 相或空气之间的作用。当限制作用大于亲和作用时， Gemini表面活性剂将以直线型或近似直线型的方式 吸附在界面或表面上；而当亲和作用占优势时，它 将以弯曲或环状不第规十一则章 双形子型式表面吸活性附剂 在界面或表面上。
• 一、阴离子Ｇｅｍｉｎｉ表面活性剂的合成 • 1. 磺酸盐型Gemini表面活性剂 • （1）合成原理
第十一章 双子型表面活性剂
（2） 合成方法
• 在一干燥的100 mL三口烧瓶中加入0.26 g(10.83 mmo1)氢化钠(NaH)；将2.43 g(5 mmo1)(nC14H29)2(CHCH2OCH2CH2OCH2CH)(OH)2溶于l0mL无水四氢 呋喃THF制得溶液，并将该溶液倒入上述三口烧瓶中； 再将1.26 g(10.33 mmo1)1，3-(CH2)3SO3溶于10mL无 水THF制得溶液，并将该溶液倒入上述烧瓶中；在 60℃水浴中搅拌24 h．反应混合物用正于醇／水 (150mL×3／150mL)体系萃取．减压蒸发，精产品用 80mL热的丙酮洗涤，再在10℃80mL乙醇中重结晶，过 滤并抽干得白色固体3.80g，产率98.2％。
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
双子型表面活性剂在农药中的应用
中国农业大学硕士学位论文双子型表面活性剂在农药中的应用姓名：刘晖申请学位级别：硕士专业：农药学指导教师：杜凤沛20070501１．ｏ１．５２０２．５３．０３．５４．０ＴｈｏｆＭｉｌｌｌｎｇ｛ｈ）图２－１３常用分散剂术钠在翻剂配方中的含量与粒度分布的关系从此图中可以看出，图中２．１３条曲线间并无交点，说明当木钠在制剂配方中的含量增大时．其研磨效率也随之增大。
图中Ｄ５０值小于２１＿ｌｎｉ的点有：当含量为３％。
研磨时间为４ｈ时（研磨时间为３ｈ时的Ｄ５０值为２．０１Ｆｒｏ）；当含量为４％，研磨时间为３ｈ和４ｈ时。
从试验中分析可以得到以下结果：（１）研磨时间为２ｈ时，粒径Ｄ５０值小于２１，ｔｍ的有１１０１５、３１５１１、３１５１２的所有含量，其中１１０１５含量为４％时，３１５１２含量为２％、３％、４％时的粒径Ｄ５０值甚至小于１．５１ｔｕｎ；（２）研磨时问为３ｈ时，粒径Ｄ５０值位于１．５１．ｔｉｎ与２１ａｍ之间的有，３１５２７含量为３％、４％，３１５２０含量为２％、３％、４％，７２０２含量为ｌ％、３％、４％以及木钠含量为４％时；而此时，１１０１５、３１５１ｌ、３１５１２的所有含量，其粒径Ｄ５０值都已经小于１．５１．ｎ；（３）研磨时间为４ｈ时，粒径Ｄ５０值位于１．５岫与２ｐ．ｍ之间的有，３１５２７含量为Ｉ％、２％，３１５２０含量为ｌ％，７２０２含量为Ｉ％，２％、３％，木钠含量为３％、４％时；此时，粒径Ｄ５０值小于１．５１ｍａ的有，１１０１５、３１５１１、３１５１２的所有含量以及３１５２０含量为２％、３％、４％，３１５１２含量为３％、４％，７２０２含量为４％．根据分散剂分子的吸附理论，分散剂分子中的亲油基疏水链在水介质中易于相互联结形成“憎水链”，并与已吸附于表面的其它表面活性剂分子聚集而吸附，即以聚集状态吸附于农药或载体表面。
根据姚同玉口”等人的研究，季铵盐型双子型表面活性剂分子在固体颗粒上的吸附量与表面活性剂烷基链长成正比，由于其比传统表面活性剂拥有多一倍的亲油基，其势必比传统表面活性剂更易于吸附在农药微粒表面上，而且本实验所使用的表面活性剂为季铵盐双子型表面活性剂，其与原药微粒间应该还存在离子型吸附。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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：
二、Gemini表面活性剂的分类
• 1.阴离子型Gemini表面活性剂
2.阳离子型Gemini表面活性剂
• 具有柔性连接基团的双烷烃链季铵盐型Gemini表面活性剂
具有刚性连接基团的Gemini表面活性剂
3.非离子型Gemini表面活性剂 • 系列醇醚和酚醚型非离子Gemini表面活性剂。 连接基团包括对苯二酚、乙二胺、二硫代乙醇 和哌嗪等，氧乙基化的环氧加成数根据应用需 要而定。
•
(5)具有独特的流变性和粘弹性： • 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。Gemini表面活性剂的水溶液在低浓 度（如1%）时具有高的粘度，尤其是一些短连接 基的Gemini表面活性剂的水溶液具有有趣的流变性 随着较短连接基Gemini表面活性剂水溶液浓度的增 大，溶液粘度可增大6个数量级。 • Reiko Oda等研究了季铵盐型Gemini表面活性剂水溶 液的流变性，发现对称性的表面活性剂，其水溶液 显示更高的粘度，暗示存在长的相互缠结的管状或 层状结构；当一条疏水链不足另一条疏水链长度的 一半时，其水溶液在所有温度及高达20％ 的浓度下 均是流动的，暗示只存在球状胶团或短胶团。
• Gemini表面活性剂的胶束形式是以弯曲的或环状的不规则的 “刷子头”形式存在，胶束表面粗糙，其中排布着充满水的 孔隙，表面活性剂中烷烃链—水之间的接触程度很大。
Gemini表面活性剂的结构特点决定其胶束形式的独特性，
也使其在界面上的吸附不同于传统模式。如图所示
• 传统表面活性剂a与Gemini表面活性剂(b—d)在气德界面的吸附状
2. Gemini表面活性剂的优良性能
• (1) 具有较低的临界胶束浓度 • Gemini表面活性剂的两个离子头基由连接基团通过化 学键而连接，由此造成两个表面活性剂单体分子之间 相当紧密的连接，致使疏水碳氢链间具有较强的相互 作用，抑制了亲水离子头基之间因静电斥力所引起的 分离作用，增强了疏水碳氢链之间的结合，使Gemini 表面活性剂更容易聚集成胶束。
• Gemini表面活性剂吸附方式主要由联接基团的限制 作用与整个分子在相界面上的亲和作用决定。亲和 作用包括极性基团与水相的作用和非极性基团与油 相或空气之间的作用。当限制作用大于亲和作用时， Gemini表面活性剂将以直线型或近似直线型的方式 吸附在界面或表面上；而当亲和作用占优势时，它 将以弯曲或环状不规则形式吸附在界面或表面上。
一、Gemini表面活性剂的研究与发展
• 新型的两亲分子的合成最早始于1974年， Deinega等合成了其分子结构顺序为：长的碳氢 链、离子头基、联接基团、第二个离子头基、第 二个碳氢链(如图1)。的二聚表面活性剂。1988 年，日本大阪(Osaka)大学的Okahara等研究并合 成了以柔性基团连接离子头基的若干双烷烃链表 面活性剂。但给这种类型的双亲分子起名为 Gemini表面活性剂的时间是1991年Menger合成了 以刚性基团连接离子头基的双烷烃链表面活性剂 以后，并对Gemini表面活性剂的吸附形式和胶束 形式作了探讨 。
• 阴离子型Gemini表面活性剂具有极好的胶团形成能力，其临界 胶团浓度(CMC)比相应的传统表面活性剂低2-3个数量级；而且 和传统表面活性剂相比较，其在降低水的表面张力方面也非常 有效。Gemini表面活性剂比传统表面活性剂具有更强的降低油 ／水界面张力的能力。阳离子型Gemini表面活性剂的临界胶团 浓度比相应的传统表面活性剂低l0-20倍 。因为有很低的CMC， 更适合用作乳化剂和分散剂。
• Gemini表面活性剂在固／液界面上易形成 比溶液中聚集体更低曲率的吸附聚集体。 Manne等人从原子显微镜研究结果中初步认 为，表面活性剂和固体表面的相互作用面 积在很大程度上影响着表面活性剂吸附聚 集体的形态。以十二烷基三甲基溴化铵为 “单体”(记为1 RQ)，-(CH2)2-为联结基团 链的二聚表面活性剂(2RQ)和三聚表面活性 剂(3RQ)在氧化硅上的吸附为例，饱和吸附 量随着1RQ、2RQ、3RQ的顺序而减少；
• (4)增溶性好
• Gemini表面活性剂的临界胶团浓度比传统表面活性剂更低，即 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性更强。如m-s-m(m=8～16；s=2～6，8， 10，12)季铵盐型Gemini表面活性剂 对其它有机物的溶解能力 随烷基疏水链长度的增加而增大。