双子表面活性剂2

1、12021-12-26应化应化13-113-1GeminiGemini表面活性剂表面活性剂2 Gemini表面活性剂定义、结构特征表面活性剂定义、结构特征双子表面活性剂双子表面活性剂（Gemini surfactant），）， 又称孪连表面活性剂、又称孪连表面活性剂、 双生表面活性剂、双生表面活性剂、 偶联表面活性剂，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。化学键联接而成。 Gemini是是双子星座双子星座的意思。的意思。 1991年，年， Ge

2、mini的概念由的概念由Menger等第一次等第一次提出。提出。3Gemini表面活性剂结构特征表面活性剂结构特征vGemini表面活性剂的典型结构可以看成是由两个表面活性剂的典型结构可以看成是由两个结构相同的传统表面活性剂分子通过一个结构相同的传统表面活性剂分子通过一个连接链连接链连接而成，其分子结构中至少含有连接而成，其分子结构中至少含有两个疏水链两个疏水链和和两个亲水基团两个亲水基团（离子或极性基团）。（离子或极性基团）。图一图一 Gemini表面活性剂特征图表面活性剂特征图4Gemini表面活性剂结构特征表面活性剂结构特征v分子中含有两个疏水链、两个亲水头和一个柔分子中含有两个疏水链、

3、两个亲水头和一个柔或刚性连接基。或刚性连接基。v常见的连接基：常见的连接基：聚亚甲基、聚氧乙烯基等柔性聚亚甲基、聚氧乙烯基等柔性基及芳基等刚性基团或杂原子等。基及芳基等刚性基团或杂原子等。 可以是亲水性的，也可以是疏水性的。可以是亲水性的，也可以是疏水性的。5Gemini表面活性剂的类型表面活性剂的类型根据根据亲水头基亲水头基的性质，双子表面活性剂可分为：的性质，双子表面活性剂可分为：v 阳离子型阳离子型研究的最为广泛，研究的最为广泛，主要研究为季铵盐型表面主要研究为季铵盐型表面 活性剂活性剂v 阴离子型阴离子型包含磷酸盐、羧酸盐、硫酸盐和磺酸盐包含磷酸盐、羧酸盐、硫酸盐和磺酸盐4 4种种 类

4、型类型v 非离子型非离子型一般是从糖类化合物衍生而来一般是从糖类化合物衍生而来 v 两性离子两性离子双子表面活性剂双子表面活性剂根据根据疏水链的种类疏水链的种类不同可分为不同可分为碳氢型碳氢型和和碳氟型碳氟型Gemini表面活性剂表面活性剂6阳离子阳离子Gemini表面活性剂表面活性剂v 阳离子型阳离子型Gemini表面活性剂表面活性剂 最重要的是含氮的表面活性剂。目前对阳离子型双子表最重要的是含氮的表面活性剂。目前对阳离子型双子表面活性剂研究较多也是含氮原子的，而且主要是面活性剂研究较多也是含氮原子的，而且主要是季胺盐季胺盐型型表面活性剂。表面活性剂。 这是因为它这是因为它生物降解性好，毒性

5、小，性能卓越。生物降解性好，毒性小，性能卓越。OON(CH2CH2OH)3ClOHOHCl(HOH2CH2C)3NC9H19C9H19TM 结构式结构式例如：例如：7阴离子阴离子Gemini表面活性剂表面活性剂v阴离子型阴离子型Gemini表面活性剂表面活性剂 种类较多，大多数专利文献报道的内容属此类，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。并已有工业化产品供应。 从报道的化合物结构来看，主要分为从报道的化合物结构来看，主要分为磷酸盐、磷酸盐、羧酸盐和磺酸盐型羧酸盐和磺酸盐型。8阴离子阴离子Gemini表面活性剂表面活性剂POO (C H2)mOPO N aOO C1

6、2H2 5O C1 2H2 5N aOOOOSO3NaSO3NaOOOCOONaCOONa双烷氧基双磷酸盐双烷氧基双磷酸盐 Gemini 表面活性剂表面活性剂二聚体磺酸盐阴离子二聚体磺酸盐阴离子Gemini 表面活性剂表面活性剂二聚体羧酸盐阴离子二聚体羧酸盐阴离子Gemini 表面活性剂表面活性剂举例：举例：9非离子非离子Gemini表面活性剂表面活性剂v 近年来，阳离子近年来，阳离子Gemini 表表面活性剂和阴离子面活性剂和阴离子Gemini 表面活性剂研究较多，而表面活性剂研究较多，而非离子非离子Gemini表面活性剂表面活性剂研究的相对较少。研究的相对较少。v 右图是以十二酸为原料制右

7、图是以十二酸为原料制备的一种非离子备的一种非离子 Gemini 表表面活性剂面活性剂C10H21CHCH2O(EO)nO HOC10H21CHCH2O(EO)n H非离子非离子 Gemini 表面活性剂表面活性剂10其他其他Gemini表面活性剂表面活性剂v阴阳离子阴阳离子Gemini表面活性剂表面活性剂v不对称结构不对称结构Gemini表面活性剂表面活性剂v多烷基多季胺盐型多烷基多季胺盐型Gemini表面活性剂表面活性剂v含有杂原子的含有杂原子的Gemini表面活性剂表面活性剂v含碳氟链的含碳氟链的Gemini表面活性剂表面活性剂11Gemini表面活性剂的性质表面活性剂的性质u更易吸附在气

8、液表面，从而更有效地降低水更易吸附在气液表面，从而更有效地降低水的表面张力的表面张力 Gemini表面活性剂分子含有两条疏水链，疏水性表面活性剂分子含有两条疏水链，疏水性强，而且强，而且Gemini表面活性剂分子中的连接基通过表面活性剂分子中的连接基通过化学键将两个亲水基连接起来，削弱了亲水基间化学键将两个亲水基连接起来，削弱了亲水基间的静电斥力及其水化层间的斥力，促进了的静电斥力及其水化层间的斥力，促进了Gemini表面活性剂分子在水溶液表面的吸附和在水溶液表面活性剂分子在水溶液表面的吸附和在水溶液中的自聚，从而导致其具有很高的表面吸附能力中的自聚，从而导致其具有很高的表面吸附能力和聚集体形

9、成能力。和聚集体形成能力。12Gemini表面活性剂的性质表面活性剂的性质u更易聚集生成胶团，因而有更低的临界胶束浓度更易聚集生成胶团，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表面活性剂比单链表面活性剂更易在水溶 液中液中自聚自聚，且倾向于形成更低曲率的聚集体。，且倾向于形成更低曲率的聚集体。 Gemini表面活性剂的表面活性剂的临界胶束浓度（临界胶束浓度（CMC）值比值比 相应的传统表面活性剂低相应的传统表面活性剂低12个数量级个数量级。13Gemini表面活性剂的性质表面活性剂的性质u具有更低的具有更低的Kraff点点 Gemini表面活性剂分子中含有两个

10、亲水基，具有足够表面活性剂分子中含有两个亲水基，具有足够的亲水性，而且其分子含有两条疏水链，疏水性更强，的亲水性，而且其分子含有两条疏水链，疏水性更强，更易在水溶液表面吸附和在水溶液中形成胶团。因此，更易在水溶液表面吸附和在水溶液中形成胶团。因此，与相应的单链表面活性剂相比较，具有更好地水溶性。与相应的单链表面活性剂相比较，具有更好地水溶性。 离子型表面活性剂的溶解度随着温度的升高而增加，当离子型表面活性剂的溶解度随着温度的升高而增加，当 达到一定温度后，其溶解度会突然迅速增加，这个转变达到一定温度后，其溶解度会突然迅速增加，这个转变 温度称为温度称为KraffKraff点点 14 非离子型表

11、面活性剂的亲水基主要是聚氧乙烯基。升高非离子型表面活性剂的亲水基主要是聚氧乙烯基。升高温度会破坏聚温度会破坏聚氧氧乙烯基同水的结合，而使溶解度下降，甚至乙烯基同水的结合，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。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。之，亲油性越强，浊点越低。15Gemini表面活性剂的性质表面活性剂的性质u与普通表面活性剂（尤其是非离子表面活性剂）与普通表面活性剂（尤其是

12、非离子表面活性剂）间的复配能产生更大的间的复配能产生更大的协同效应协同效应 两种表面活性剂混合体系协同效应的存在，不仅取决两种表面活性剂混合体系协同效应的存在，不仅取决 于它们之间的相互作用的强度，而且也取决于混合体于它们之间的相互作用的强度，而且也取决于混合体 系中各组分表面活性剂的相关性质系中各组分表面活性剂的相关性质 Gemini表面活性剂和单链表面活性剂尤其是非离子表表面活性剂和单链表面活性剂尤其是非离子表 面活性剂混合时，在降低水的表面张力的效能和效率面活性剂混合时，在降低水的表面张力的效能和效率 方面，比单体表面活性剂产生更强的协同效应方面，比单体表面活性剂产生更强的协同效应16G

13、emini表面活性剂的性质表面活性剂的性质vGemini表面活性剂具有良好的增溶能力表面活性剂具有良好的增溶能力 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。v具有良好的钙皂分散性质具有良好的钙皂分散性质v在很多场合，是良好的润湿剂在很多场合，是良好的润湿剂17Gemini表面活性剂的主要用途表面活性剂的主要用途生产高效洗涤剂、乳化剂生产高效洗涤剂、乳化剂1刺激少，制备温和型产品刺激少，制备温和型产品高效增溶剂高效增溶剂23乳液稳定剂和泡沫稳定剂乳液稳定剂和泡沫稳定剂增粘剂增粘剂456特殊的反应催化剂特殊的反应催化剂 双子表面活性剂独特的性能使其在众多领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：域具有较好的应用：18Gemini表面