李 強(qiáng)

（無錫輕工業(yè)大學(xué) 214036）

0 引言

親水基親脂基具有優(yōu)異的性能，并具有以下基本特性：CMC(臨界膠束濃度)值低，對(duì)有機(jī)物的增溶作用強(qiáng)：C20 值低，表面活性大，可靠地降低于溶水的分子表面運(yùn)動(dòng)張力；當(dāng)水濃度低時(shí)粘度高；含量降低之后水溶液的分子表面運(yùn)動(dòng)張力的變化趨勢(shì)大，并且對(duì)于形成膠束的分子聚集體的變化趨勢(shì)也比較??；它對(duì)雙子晶體表面張力活性劑和其他傳統(tǒng)分子表面張力活性劑的相互組合作用產(chǎn)生了很大的化學(xué)協(xié)同螯合作用。雙子體的表面抗體活性劑的分子結(jié)構(gòu)比一般傳統(tǒng)中的表面分子活性劑更特殊。

1 雙子表面活性劑的合成進(jìn)展

目前，相關(guān)化學(xué)領(lǐng)域正在研究的大多數(shù)中性雙子體的表面化學(xué)活性劑都分子是對(duì)稱的，主要分子包括陽兩性離子，陰亞陽離子，非亞陽離子和兩性離子。另外，還已經(jīng)開始研究了一些低聚體的表面化學(xué)活性劑，例如三聚體，四聚體等，但是隨著這類聚集體的使用數(shù)量逐漸不斷增加，其聚合產(chǎn)物的化學(xué)合成將來會(huì)變得更加困難并且目前研究較少。

1.1 陽離子雙子表面活性劑的合成

陽光負(fù)離子皮革表面氧化活性劑產(chǎn)品可廣泛地應(yīng)用于各種皮革加脂劑，固著潤(rùn)滑劑，柔軟劑和有機(jī)氯化硅增強(qiáng)潤(rùn)滑劑的工業(yè)研究。目前，與其他傳統(tǒng)的研究表面化學(xué)活性劑方法相比，主要用于研究的季銨陽性根離子及其雙子體的表面化學(xué)活性劑主要具有較低的臨界膠束照射濃度，較好的人體生物化學(xué)降解性和較低的化學(xué)毒性。合成了兩種分別具有對(duì)稱分子結(jié)構(gòu)和一種不對(duì)稱分子結(jié)構(gòu)的酰胺與甲基陽性根離子形成雙子體的表面化學(xué)活性劑。研究最新結(jié)果表明，這類固體表面乳化活性劑的綜合乳化作用能力將隨著形成碳鏈的數(shù)量增加而不斷增加。但是，其中該發(fā)泡點(diǎn)的性能將逐漸變差，并且其中的水溶性優(yōu)異，并且存在該發(fā)泡點(diǎn)將溫度小于0。

1.2 陰離子雙基表面活性劑的合成

陰離子雙基表面活性劑主要包括碳酸鹽，磷酸鹽，磺酸鹽和硫酸鹽。碳酸鹽較不發(fā)達(dá)，其溶解度和抗硬水性較差；磷酸酯鹽具有雙鏈單極性頭部結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)易于形成締合結(jié)構(gòu)，例如反膠束和囊泡，并有望在生命科學(xué)和藥物中得到廣泛使用。

近年來，隨著現(xiàn)代人們對(duì)工業(yè)表面應(yīng)用活性劑的科學(xué)研究逐漸成熟，雙子工業(yè)表面應(yīng)用活性劑由于其特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)和使用性能而逐漸作為一種新一代工業(yè)表面應(yīng)用活性劑產(chǎn)品受到越來越多的企業(yè)關(guān)注。普通的疏油表面化學(xué)活性劑疏油分子通常由兩個(gè)子部分及其組成的一個(gè)部分分別是非氧化極性疏油親脂(疏水)親水烴鏈部分和非非極性疏脂親水(磷酸疏油)烴鏈基團(tuán)，兩個(gè)烴鏈部分分別位于兩端。

2 雙子表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)

雙子液體表面吸附活性劑的性能結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙子液體表面吸附活性劑在雙子表面吸附活性劑的有序耦合聚集作用過程中有效抑制了鈣磷頭基的氧化分離，大大提高了表面活性，并清楚地試圖表明它更容易在多種氣體/其他液體上共同存在時(shí)的表面進(jìn)行吸附，更有效地可以降低液體表面吸附張力，更好的實(shí)現(xiàn)協(xié)同耦合作用，較低的馬爾卡夫點(diǎn)，更好地易于有序聚集水分形成膠束，更好的潤(rùn)濕性，良好的活性鈣化磷皂分散吸附能力以及其他常見的雙子表面吸附活性劑沒有獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)。

3 雙子表面活性劑的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

雙子晶體表面聚合活性劑的一個(gè)典型連接結(jié)構(gòu)我們可以將其看作為它是兩個(gè)分子具有相同或幾乎相同連接結(jié)構(gòu)的雙子表面聚合活性劑，連接分子基團(tuán)通過一個(gè)極性連接分子基團(tuán)進(jìn)行連接，并且該連接分子基團(tuán)包含至少兩個(gè)疏松親水鏈和兩個(gè)極性親水基團(tuán)(如陽離子或其他極性基質(zhì)集團(tuán))，連接鏈基團(tuán)可以看作是聚亞甲基，聚氧基苯乙烯，聚氧丙烯或其他剛性或雜質(zhì)的原子基質(zhì)集團(tuán)。極性離子基團(tuán)一般可以分為是陽極性離子，陰純陽離子或非純陽離子的。盡管大多數(shù)多種雙子晶體表面化學(xué)活性劑都是具有對(duì)稱極性結(jié)構(gòu)并同時(shí)包含兩個(gè)相同的對(duì)稱極性電子基團(tuán)，但也已初步研究了一種具有兩個(gè)非對(duì)稱極性結(jié)構(gòu)的多種雙子晶體表面化學(xué)活性劑。現(xiàn)在外科人們也已經(jīng)開發(fā)了三個(gè)或更多的配偶極性基因集團(tuán)。或作為烷基鏈多面體表面化學(xué)活性劑。這種不在表面上的活性劑連接是通過使用位在親水離子頭基附近的兩個(gè)偶聯(lián)基官能團(tuán)，通過一個(gè)化學(xué)合成鍵將兩個(gè)相同或幾乎相同的親水表面活性劑離子單體通過一個(gè)化學(xué)合成鍵緊密連接疊加到兩親性離子組分上，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致兩個(gè)親水離子不在表面上的活性劑之間的緊密連接。碳鏈之間的范德華的吸引力，即碳與表面化學(xué)活性劑的氧化疏油和水鍵合作用可以得到極大增強(qiáng)，化學(xué)中的鍵合力極大地直接削弱了兩個(gè)離子頭基官能團(tuán)之間的化學(xué)排斥反應(yīng)趨勢(shì)。

對(duì)于離子雙子表面活性劑，離子端基具有兩倍電荷，并被吸附在小固體顆粒的表面，這它可以使小固體顆粒更穩(wěn)定地分散在水中。雙子臨界膠束表面活性劑的臨界膠束溶液濃度(cmc)的數(shù)值比溶液中相應(yīng)的季銨型傳統(tǒng)雙子表面活性劑低1-2 個(gè)數(shù)量級(jí)，例如12-2-12 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(疏水鏈由12 個(gè)碳原子和連接鏈組成)由2 個(gè)碳原子組成)季銨型雙子表面活性劑，其cmc 的數(shù)值約為0055%，而溶液中相應(yīng)的季銨型傳統(tǒng)雙子表面活性劑十二烷基三甲基溴化銨(dtab)為0500%。雙子表面活性劑雙子水溶液的高粘度和流變性質(zhì)與其在水溶液中的聚集狀態(tài)密切相關(guān)。雙子座表面活性劑的水溶液在非常低濃度下可以具有非常高粘度，特別要注意的是對(duì)于具有一些短連接子的具有雙子座表面活性劑的雙子水溶液在高粘度具有有趣的流變性。隨著短連接子雙子表面活性劑溶液濃度的增加，溶液粘度的數(shù)值可以進(jìn)一步地增加6 個(gè)以上的數(shù)量級(jí)；但是隨著雙子水溶液中陽離子濃度的進(jìn)一步地增加，溶液的粘度進(jìn)一步降低。因?yàn)殡p子水溶液中陽離子表面活性劑(如陽離子)聚集體結(jié)構(gòu)的顯著變化對(duì)溶液的粘度具有顯著影響。

隨著當(dāng)今全球?qū)Νh(huán)境健康保護(hù)意識(shí)的進(jìn)一步增強(qiáng)，對(duì)人們?cè)谌粘Ｉ詈凸I(yè)中廣泛使用的各種高表面活性劑也提出了許多新的要求。近年來，人們一直都在致力于積極探索和研究合成各種具有高表面活性的新型有機(jī)表面化合物活性劑。1971 年，邦頓等人。率先合成了一系列陽離子雙子表面活性劑，但它們并沒有在國際上引起太多的關(guān)注。1991 年，menger 等人。他們合成了一個(gè)具有剛性的雙離子基團(tuán)互相連接的雙離子頭基雙烴鏈表面活性劑，并將其正式命名為geminis(是天文學(xué)的術(shù)語，意為geminis 的星座)，生動(dòng)地詳細(xì)描述了此類基團(tuán)和表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)。特征)。隨著Gemini 表面活性劑研究的不斷發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。在這里，作者總結(jié)了雙子表面活性劑的結(jié)構(gòu)和合成進(jìn)展，并展望了其發(fā)展前景。

通常，連接基團(tuán)應(yīng)接近雙子表面活性劑的親水基團(tuán)。如果連接基團(tuán)遠(yuǎn)離親水基團(tuán)并靠近疏水鏈的另一端，則該物質(zhì)將成為另一種特殊的雙子表面活性劑，即平行表面活性劑，雙子表面活性劑試劑溶液的表面活性大得多，這可以更有效地降低水溶液的表面張力。當(dāng)傳統(tǒng)表面活性劑的疏水鏈中的確當(dāng)碳原子質(zhì)量數(shù)和元素密度不斷增加并達(dá)到一定的含量程度時(shí)，該化學(xué)物質(zhì)在水中的離子含量和水中溶解水濃度就可能會(huì)出現(xiàn)急劇下降，并且表面活性也受到限制。雙子表面活性劑的兩個(gè)親水基團(tuán)使它同時(shí)具有較長(zhǎng)的疏水鏈和良好的水溶性。

此外，連接基團(tuán)通過化學(xué)鍵連接兩個(gè)親水基團(tuán)，從而減少了具有相同電性能的親水基團(tuán)之間的靜電排斥力。雙子單鏈單頭表面結(jié)構(gòu)學(xué)活性劑連接分子是一系列的具有優(yōu)異結(jié)構(gòu)學(xué)性能的分子表面結(jié)構(gòu)學(xué)活性劑。它們的連接分子由兩個(gè)普通的雙子型單鏈單頭基雙子表面活性劑連接分子共同組成，它們通過一個(gè)連接基團(tuán)在單鏈單頭基團(tuán)的連接處通過一個(gè)化學(xué)配位鍵互相連接。其中極性連接基團(tuán)的分子可以理解為是一個(gè)聚亞甲基，聚氧乙烯，聚氧丙烯以及其他剛性或雜原子基團(tuán)。具有極性連接基團(tuán)的分子可以理解為是陽離子，陰離子或非極性陽離子的。

盡管大多數(shù)的雙子單鏈單頭表面結(jié)構(gòu)學(xué)活性劑均具有對(duì)稱分子結(jié)構(gòu)并且同時(shí)包含兩個(gè)相同的極性連接基團(tuán)，但它們中都包含了具有不對(duì)稱分子結(jié)構(gòu)的多聚雙子表面活性劑也有媒體報(bào)道，李剛森等就已經(jīng)成功研制出了含有三個(gè)或三個(gè)以上極性基團(tuán)或三個(gè)以上烷基鏈的新型多聚雙子表面活性劑。多聚雙子型單鏈單頭表面活性劑連接分子的這種結(jié)構(gòu)學(xué)特性使其明顯地可以表現(xiàn)出更易在惰性氣體溶液表面上的吸附，更有效地大大降低了表面張力，更好地實(shí)現(xiàn)復(fù)配協(xié)同效應(yīng)，更低的kraff 點(diǎn)，更易聚集生成膠團(tuán)，更好的潤(rùn)濕性，良好的鈣皂吸附能力以及同等普通單鏈單頭表面活性劑不可能具備的獨(dú)特性能優(yōu)勢(shì)。

4 雙子表面活性劑的研究現(xiàn)狀及其性質(zhì)

1971 年，bunton 等學(xué)生首次在臨床上合成了一類屬于陽離子型的雙子表面活性劑：烷基-，-雙二烷基雙甲基烷基溴化銨，并對(duì)它們的表面活性和臨界膠束離子濃度的穩(wěn)定性進(jìn)行了深入的研究。1990 年，zhu 等的合成學(xué)生研制出了一種屬于陰離子型的雙子烴鏈表面活性劑。1991 年美國emory 大學(xué)的menger 等學(xué)生首次合成了以新型的剛性間隔基結(jié)構(gòu)聯(lián)接離子頭基的雙烷烴鏈表面的活性劑，并重新命名其為雙子型表面活性劑。此后對(duì)于雙子烴鏈表面活性劑的深入研究及新型雙子結(jié)構(gòu)的應(yīng)用雙子烴鏈表面活性劑不斷被應(yīng)用和報(bào)道。各國已對(duì)新型雙子表面活性劑技術(shù)做了大量的深入研究和工作，并先后合成了許多新型雙子結(jié)構(gòu)的表面活性劑，如：不對(duì)稱型、無公害雙糖型、陽離子(季銨鹽)和陰離子(烷基磷酸鹽)的兩性型。