双子表面活性剂

12020/2/15Gemini表面活性剂定义、结构特征双子表面活性剂（Geminisurfactant），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。22020/2/15Gemini表面活性剂结构特征Gemini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连接链连接而成，其分子结构中至少含有两个疏水链和两个亲水基团（离子或极性基团）。图一Gemini表面活性剂特征图32020/2/15Gemini表面活性剂结构特征分子中含有两个疏水链、两个亲水头和一个柔或刚性连接基。常见的连接基：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。可以是亲水性的，也可以是疏水性的。42020/2/15Gemini表面活性剂的类型根据亲水头基的性质，双子表面活性剂可分为：阳离子型——研究的最为广泛，主要研究为季铵盐型表面活性剂阴离子型——包含磷酸盐、羧酸盐、硫酸盐和磺酸盐4种类型非离子型——一般是从糖类化合物衍生而来两性离子双子表面活性剂根据疏水链的种类不同可分为碳氢型和碳氟型Gemini表面活性剂52020/2/15阳离子Gemini表面活性剂阳离子型Gemini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面活性剂研究较多也是含氮原子的，而且主要是季胺盐型表面活性剂。这是因为它生物降解性好，毒性小，性能卓越。OON(CH2CH2OH)3ClOHOHCl(HOH2CH2C)3NC9H19C9H19TM结构式例如：62020/2/15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。72020/2/15阴离子Gemini表面活性剂POO(CH2)mOPONaOOC12H25OC12H25NaOOOOSO3NaSO3NaOOOCOONaCOONa双烷氧基双磷酸盐Gemini表面活性剂二聚体磺酸盐阴离子Gemini表面活性剂二聚体羧酸盐阴离子Gemini表面活性剂举例：82020/2/15非离子Gemini表面活性剂近年来，阳离子Gemini表面活性剂和阴离子Gemini表面活性剂研究较多，而非离子Gemini表面活性剂研究的相对较少。右图是以十二酸为原料制备的一种非离子Gemini表面活性剂C10H21CHCH2O(EO)nOHOC10H21CHCH2O(EO)nH非离子Gemini表面活性剂92020/2/15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102020/2/15Gemini表面活性剂的性质更易吸附在气／液表面，从而更有效地降低水的表面张力Gemini表面活性剂分子含有两条疏水链，疏水性强，而且Gemini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成能力。112020/2/15Gemini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。122020/2/15Gemini表面活性剂的性质具有更低的Kraff点Gemini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，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。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，这个转变温度称为Kraff点132020/2/15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。142020/2/15Gemini表面活性剂的性质与普通表面活性剂（尤其是非离子表面活性剂）间的复配能产生更大的协同效应•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•Gemini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方面，比单体表面活性剂产生更强的协同效应152020/2/15Gemini表面活性剂的性质Gemini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。具有良好的钙皂分散性质在很多场合，是良好的润湿剂162020/2/15Gemini表面活性剂的主要用途生产高效洗涤剂、乳化剂1刺激少，制备温和型产品高效增溶剂23乳液稳定剂和泡沫稳定剂增粘剂456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域具有较好的应用：172020/2/15Gemini表面活性剂的主要用途纳米材料制备具有极低的CMC值，易形成胶束，誉为“智能反应器”生物技术领域易形成胶束，胶团形状可控，获得最大的酶活性化学驱三次采油有效降低水／油表面的界面张力，提高混合物的流变性能