特种表面活性剂和功能性表面活性剂_双子表面活性剂的性质及应用

表面活性剂

第39卷第5期

2009年10月

ChinaSurfactantDetergent&Cosmetics

日用化学工业

Vol 39No 5Oct.2009

特种表面活性剂和功能性表面活性剂( )

双子表面活性剂的性质及应用

聂红艳,徐宝财,周雅文

(北京工商大学化学与环境工程学院,北京 100037)

摘要:综述了双子表面活性剂的主要性能,如低临界胶束浓度、高表面活性、强增黏能力等;介绍了双子表面活性剂相对于传统表面活性剂在性能上的优势;同时阐述了双子表面活性剂在新材料制备、织染、金属防腐、环境保护、三次采油、生物技术和医学等方面的应用,并对此类表面活性剂的应用前景进行了展望。关键词:双子表面活性剂;低临界胶束浓度;高表面活性;应用

中图分类号:TQ423 文献标识码:A 文章编号:1001-1803(2009)05-0348-06

Specialsurfactantsandfunctionalsurfactants( )

Propertiesandapplicationofgeminisurfactants

NIEHong-yan,XUBao-ca,iZHOUYa-wen

(SchoolofChemicalandEnvironmentalEngineering,BeijingTechnologyandBusinessUniversity,Beijing 100037,China)

Abstract:Mainpropertiesofgeminisurfactantsweresummarizedsuchaslowcriticalmicelleconcentration,

highsurfaceactivity,strongviscosityboostingcapabilityandsoon.Applicationsofgeminisurfactantsinrecentyearsinthepreparationofnewmaterials,textiledyeing,metalcorrosioninhibition,environmentalprotection,enhancedoilrecovery,biologicaltechnologyandmedicinewereintroduced.Besides,theirfutureapplicationswereprospected Keywords:geminisurfactants;lowcriticalmicelleconcentration;highsurfaceactivity;application 双子表面活性剂是一类通过联接基团将两个两亲体在亲水基或紧靠亲水基处联接(键合)起来的化合物。其结构通常表示为m-s-m ,其中m,m ,s分别代表两侧单分子及中间联接基。当m=m 时为对称型双子表面活性剂,m m 为非对称型双子表面活性剂。由于双子表面活性剂是通过共价键结构将两个表面活性剂分子的亲水基连接起来的,这种坚固的强相互作用有效地阻止了亲水基的同性电荷的排斥作用,使亲水基实现了更为紧密的排列,同时又不改变亲水基的亲水特性

[1-2]

性剂具有更为优良的物化性能和应用性能,是近年来国际上研究较多的一类表面活性剂

[3]

。

1 双子表面活性剂的性质

双子表面活性剂独特的分子结构赋予其独特的性能。相对于传统表面活性剂,双子表面活性剂具有如下优越的性能:更易吸附在气/液表面,从而更有效地降低水溶液表面张力;更易聚集形成胶团;更低的Krafft点;更好的泡沫性能;更好的钙皂分散性;更好的润湿性;更好的与普通表面活性剂的复配效果等。

。

双子表面活性剂分子中含有两个疏水基、两个亲水基和一个联接基,可方便地通过调整双子表面活性剂的结构而达到特定的功能,因此相对于传统表面活

1 1 溶解性

表面活性剂的亲水性随其分子的总亲水程度的增

收稿日期:2008-10-08;修回日期:2009-06-03

基金项目:北京市自然科学基金资助项目(2082008);北京市属高校人才强教计划资助项目(PHR200906109)作者简介:聂红艳(1983-),女(汉),硕士研究生,电话:(010)68987253,E-mai:lapril0226@163 com。通讯联系人:徐宝财,教授,电话:(010)68985332,E-mai:lxubaoc@btbu edu cn。

表面活性剂

第5期

聂红艳等:特种表面活性剂和功能性表面活性剂( )

科技讲座

大而增大。双子表面活性剂分子中含有两个亲水基,具有足够的亲水性。因此,和相应的单体表面活性剂相比较,具有更好的水溶性。离子型双子表面活性剂比相应的单体表面活性剂具有低得多的Krafft点和较好的水溶性。一些带有疏水性或亲水性联接基团的阴离子型、阳离子型双子表面活性剂的Krafft点都低于0 。杨英宜等以氨基乙酸、环氧氯丙烷和十四叔胺为原料,经两步反应合成双十四叔胺羟丙基甘氨酸季铵盐两性表面活性剂,对合成产品进行测试,结果表明产物的Krafft低于-1 ,这意味着双子表面活性剂能在更低的温度和更宽的温度范围形成均相溶液,从而增加了其应用温度范围,更适合在低温下使用

[5]

[4]

1 3 胶团与胶团聚集数

表面活性剂在溶液表面的吸附量随溶液浓度增加而增多,当浓度达到和超过一定值后,它们在溶液内形成缔合体,这种缔合体称为胶团。双子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胶团。对于双子表面活性剂,胶团的形成取决于两亲水基间的平衡距离、连接基的疏水程度和弹性度,同时还受疏水链对称程度的影响。由于溶液浓度、温度和离子强度的不同,双子表面活性剂在溶液中形成胶团的形状也有区别。双子表面活性剂的结构,尤其是联接基团的长度对胶团形状影响很大,如C16-s-C16阳离子型双子表面活性剂,它们的胶团形状随着间隔链碳原子数的增大而发生一系列变化:线状胶团-球状胶团-囊泡。

构成胶团的分子单体数目称为聚集数。双子表面活性剂同系物在相同温度、浓度下,联接基团s越小,胶团聚集数越大。在相同浓度下,与一些传统的离子

[11]

表面活性剂一样,随温度增加,胶团聚集数下降。

[10]

。

1 2 临界胶束浓度(cmc)

双子表面活性剂的cmc通常比相应的单体表面活性剂低1~2或3~4个数量级。周立国等

[6]

以正辛

酸乙酯、甲酸乙酯和甘油原料合成了非离子双子型表面活性剂双子辛酸甘油酯。该双子表面活性剂的cmc为0 004mol/L,比结构对应的单辛酸甘油酯的cmc降低了一个数量级(单辛酸甘油酯的cmc为0 059mol/L)。李在均等以 -十四烯烃磺酸为原料合成了阴离子双子表面活性剂甲基萘双十四烷基磺酸钠,它的cmc为2 0 10

-3-5[7]

1 4 黏度

双子表面活性剂分子聚集体及其溶液具有特殊的黏度特性。由于双子表面活性剂的双疏水链特点,生成的分子胶团在形状上也和相应单分子表面活性剂不同,并在很大程度上取决于联接基团链的情况。胶团形态和溶液的流变性密切相关。单链单头基的普通表面活性剂在较稀浓度时通常形成球形胶团,对水溶液的黏度贡献不大,但双子表面活性剂水溶液的黏度就完全不同,即双子表面活性剂在低浓度时呈现黏弹性。

[13]

唐善法等合成了阳离子双子表面活性剂N,N -双(十四烷基二甲基)-1,2-二溴-乙二铵盐(C14-2-C14 2Br)。测定其水溶液黏度,发现C14-2-C14 2Br具有较好的溶液增黏性,但其耐温性较差;提高溶液pH,添加无机盐和阳离子聚合物均可提高C14-2-C14 2Br溶液的黏度;而添加表面活性剂使C14-2-C14 2Br溶液黏度急剧下降。韩利娟等对双子表面活性剂在溶液中的黏度行为进行了研究。发现联接基长度与双子表面活性剂在稀溶液中能否表现出黏度行为有很大关系,联接基数s=2,3,4的双子表面活性剂稀溶液表现出显著的增黏性,但s=4的某些双子表面活性剂的黏度具有时间依赖性,而s=6的双子表面活性剂则没有明显的黏度行为。双子表面活性剂烷基链越长,其增黏能力也越强。联接基s=2或3的部分双子表面活性剂,其黏度随温度的变化有一最大值。

349

[14]

----[12]

mol/L,比结 …… 此处隐藏：13989字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……