二氯化-N,N-'-二(3-脱氢松香酰氧-2-羟丙基)四甲基乙二胺的合成与性能

研究了Gemini表面活性剂中疏水"尾巴"结构对性质的影响,以脱氢松香酸和环氧氯丙烷为原料合成了中间体3-脱氢松香酰氧-2-羟丙基氯,再与四甲基乙二胺反应,得到1种以脱氢松香酰基为疏水链"尾巴"的对称Gemini型双季铵盐阳离子表面活性剂二氯化-N,N'-二(3-脱氢松香酰氧-2-羟丙基)四甲基乙二胺.在合成工艺条件的基础上,采用IR光谱、MS谱和元素分析测试技术对产物进行了结构确认.结果表明,该产物可降低水的表面张力达34.9 mN/m,临界胶束浓度为1.0×10-4 mol/L.表明具有良好疏水性能的2个大"尾巴"使合成的Gemini表面活性剂更易形成胶束,大大提高了表面活性.     

两性离子表面活性剂的合成及其表面性质

合成了一类含季铵基和磺酸基结构的非对称Gemini两性离子表面活性剂;利用红外光谱、质谱、离子定性试验验证了合成产物的分子结构,并测定了其表面性质.结果表明,目标产物的分子结构符合设计预期;五种非对称Gemini两性离子表面活性剂的表面张力在30mN/m左右,临界胶束浓度达到10-4~10-5数量级.此外,虽然非对称Gemini两性离子表面活性剂的起泡性能比相应单链型表面活性剂的稍差,但其稳泡性明显优于后者.     

新型Gemini咪唑表面活性剂的合成及表面性能

以2,2-双(溴甲基)-1,3-丙二醇为连接基合成了新型的连接基为枝状的Gemini咪唑表面活性剂2,4-二(溴化-3-烷基咪唑)-1,3-丙二醇([Cn-P-Cnim]Br2,n=10,12,14).产物经核磁共振氢谱(1H NMR)、红外(IR)光谱和元素分析等进行了分析,证明所得产物即为目标产物.通过表面张力法和电导法测量其表面活性并计算胶束形成热力学参数(ΔG m—0,ΔH m—0,ΔS m—0).结果表明,25℃时3种表面活性剂均具有很高的表面活性,胶束的形成是自发的熵驱动过程.     

新型不对称季铵盐Gemini表面活性剂的合成及其表面活性

以溴代烷和N,N,N′,N′-四甲基乙二胺为原料,经过两步季铵化反应合成了一种新型的不对称型阳离子Gemini表面活性剂——二亚甲基-1-正己基二甲基溴化铵-2-十八烷基二甲基溴化铵(3),其结构经1H NMR和元素分析表征.研究结果表明,3的Krafft点为21.9℃,且聚集能力强.     

含酰胺基Gemini阳离子表面活性剂的合成及性能

以棕榈酸、N,N-二甲基丙二胺、环氧氯丙烷和脂肪胺为原料合成了一系列Gemini阳离子表面活性剂.用红外光谱、质谱对产品进行了结构分析,并对产品性能进行了测定.结果表明:所合成的Gemini阳离子表面活性剂的临界胶束浓度低于传统阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)1-2个数量级;当浓度为1×10-3mol/...     

Gemini型CO_2/N_2开关表面活性剂的制备及性能研究

以CO_2/N_2为开关,在CO_2的作用下连接基1,6-己二醇硫酸酯钠盐与N,N-二甲基烷基胺发生相互作用,制备出不同链长的Gemini型CO_2/N_2开关表面活性剂,鼓泡通入N_2后会使该类表面活性剂的表面活性消失,重复通入CO_2和N_24次,能可逆地控制Gemini表面活性剂表面活性的有无.测量了3种不同疏水链碳数(14,16和18)的Gemini型CO_2/N_2开关表面活性剂水溶液的表面性能,实验结果显示随着表面活性剂疏水链长的增加,临界胶束浓度(ccmc)和气液界面最大吸附量(Γmax)逐渐减小,表面活性剂在界面的单分子面积(Amin)和效率因子(pc20)值逐渐增大,表面压(πcmc)受疏水链长影响较小,表现出较高的表面活性.以CO_2和N_2为开关还可控制表面活性剂起泡性能,循环4次,对起泡能力没有影响.     

季铵盐型Gemini表面活性剂的胶束化动力学研究

采用停流法并结合Aniannson-Wall理论, 研究了联接基为(CH2)2, (CH2)3, (CH2)4和(CH2)6的季铵盐型Gemini表面活性剂胶束的形成-破坏过程. 动力学的研究结果表明, 胶束形成-破坏过程的弛豫时间(τ2)与联接基的长度、表面活性剂的浓度、反离子的浓度以及温度有关. 随联接基长度的增加, 季铵盐型Gemini表面活性剂胶束形成-破坏过程的弛豫时间缩短. 当温度高于293 K时, 随着反离子浓度的增加, 1/τ2将出现一个最低值. 根据核化焓结果提出了不同的联接基长度的季铵盐型Gemini表面活性剂具有不同的胶束形成-破坏过程的机理.     

系列离子液体型Gemini咪唑表面活性剂在水溶液中的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟方法研究了系列离子液体型Gemini咪唑表面活性剂在水溶液中的表面活性和胶束化能力. 模拟结果表明,压力张量法得到的表面张力模拟值偏小,需乘以修正系数矫正;分子动力学模拟得到的临界胶束浓度变化规律与实验相符,可以定性比较不同结构的离子液体型Gemini咪唑分子间的胶束化能力;温度的升高会加剧分子的热运动,不利于离子液体型Gemini咪唑表面活性剂在水溶液中形成胶束;此外,研究还发现联接基不同的离子液体型Gemini咪唑表面活性剂可能遵循不同的胶束化机理.S≤6时,单个分子自组装成胶球后发生聚合形成大胶团.随着咪唑上长烷烃链碳数的增加,[C_n-4-C_nim]胶束化能力提高;而随着联接链长度增加,[C₁₀-S-C₁₀im]胶束化能力降低;当S ＞6时,分子联接基弯曲并伸入其它分子烷烃链内部以减小头基分离力,从而形成稳定的胶束或胶团.随着联接基团亚甲基数的增加,头基斥力减小,附加疏水相互作用增强,[C₁₀-S-C₁₀im]胶束化能力提高.     

基于丙二酰胺的不对称双子表面活性剂的合成及其乳化性能

将二(3-二甲氨基丙基)丙二酰胺分别与溴代十六烷和溴代十四烷反应,生成的季铵盐化产物经丙酮-乙腈重结晶,得到含丙二酰胺基的不对称阳离子双子(Gemini)表面活性剂(命名为16-9-14),总收率为45.9%(以溴代十六烷计);利用红外光谱和核磁共振谱表征了合成产物的结构,采用电导法测定了其临界胶束浓度(CMC),采用滴体积法测定了其临界张力(γCMC),进而初步探讨了其发泡沫性能和乳化性能.结果表明,合成的Gemini表面活性剂的CMC为1.57×10-4 mol/L,γCMC为38.45mN/m;其发泡性能和乳化性能优于相应的单子表面活性剂.     

新型腰果酚双子表面活性剂的合成及表面活性

以天然生物质腰果酚、1,3-二溴丙烷及氯磺酸为原料,通过醚化、磺化及中和三步反应合成了一类新型的腰果酚基磺酸盐双子(Gemini)表面活性剂.采用傅立叶转换红外光谱仪和核磁共振谱仪表征了产物的结构;采用滴体积法测定了腰果酚Gemini表面活性剂的表面张力,研究了水溶液的表面性质,并与相应的单基腰果酚基磺酸盐表面活性剂进行了对比.结果表明:腰果酚Gemini表面活性剂水溶液的临界胶束浓度(cmc)为6.20×10-2 mmol.L-1,远小于相应的单基腰果酚表面活性剂水溶液的cmc(8.40mmol.L-1);其临界表面张力γcmc为36.92mN.m-1,与单基腰果酚表面活性剂水溶液的相近(γcmc为38.41mN.m-1).与此同时,腰果酚Gemini表面活性剂水溶液的最小分子截面积Amin为0.27nm2,比相应的单基表面活性剂水溶液的小得多.     

含Gemini表面活性剂结构单元的新型两亲聚电解质的合成及聚集行为

分别将Gemini型单体1,3-双(二甲基十四烷基溴化铵)-2-丙烯酰氧基丙烷(14G)或1,3-双(二甲基十六烷基溴化铵)-2-丙烯酰氧基丙烷(16G)与丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC, D)共聚合反应, 合成了新型含Gemini表面活性剂结构单元的两亲性阳离子聚电解质(D14G和D16G). 采用稳态荧光、电导、动态光散射及透射电镜等手段研究了这些聚电解质在水溶液中的聚集行为. 结果表明, 临界聚集浓度(CAC)随着Gemini型表面活性剂单元含量的增加而减小, 同时随着Gemini型表面活性剂单元中疏水碳链长度的增加而降低. 这些聚电解质在水溶液中同时存在分子内和分子间两种类型的聚集体, 而且碳链越长, 形成分子内聚集体的倾向越强. 随着Gemini表面活性剂单元含量的增加, D14G溶液中聚集体的流体动力学半径(Rh)也有所增大, 而D16G溶液中的聚集体的流体动力学半径(Rh) 却略有减小.     

Gemini表面活性剂烷烃尾链在吸附和聚集过程中的疏水协同效应(英文)

以表面张力法测定了系列Gemini表面活性剂m-6-m以及对应单体表面活性剂CmTABr的临界胶束浓度(cmc)和降低水表面张力20mN·m-1需要的浓度(pC20).比较这些参数表明m-6-m胶束化和在界面吸附的能力均强于CmTABr,这被归结为Gemini表面活性剂烷烃尾链间的疏水协同效应.与不对称Gemini表面活性剂12-6-m比较,对称的Gemini结构更有利于表面活性剂的聚集和吸附.     

含酯基Gemini表面活性剂在有机醇-水体系中的胶束热力学及聚集行为

采用电导法研究了不同温度下含酯基Gemini表面活性剂在纯水和在质量分数为10%的甲醇-水(MAWR),乙二醇-水(EG-WR),丙三醇-水(GL-WR)四种体系中的集聚行为和胶束热力学;聚集行为参数包括临界胶束浓度(cmc)和抗衡离子的解离程度(α)以及胶束的热力学参数,包括标准吉布斯自由能(ΔG_m~o)、吉布斯迁移自由能(ΔG_(trans)~o)、吉布斯烷基链胶束化自由能(ΔG_(tail)~o)、标准焓变(ΔH_m~o)和标准熵变(ΔS_m~o),均被计算和讨论。研究表明在所有的研究体系中,cmc值随着疏水链的增加而减小,随着加入的醇结构中羟基数目的增加而增大,随温度的升高先变小,后变大呈U字形;胶束化过程都是自发进行的,并且在293.15 K下,胶束化过程是吸热的,在293.15 K上,胶束化过程是放热的;通过稳态荧光光谱法研究了表面活性剂在纯水、有机醇-水混合溶液中的微极性,结果表明,在相同溶剂中,随着烷基链长度的增加,溶液微环境的疏水性越强;对于相同的Gemini表面活性剂,随着加入含羟基数目越多的醇,其微环境的疏水性越强。并研究了Gemini表面活性剂在混合体系中形成胶束过程的焓-熵补偿曲线。     

表面活性剂对污泥脱水性能影响的机理研究:Gemini表面活性剂与聚电解质相互作用的分子动力学模拟

表面活性剂可以与污泥表面的胞外聚合物(EPS)吸附形成胶束,释放出自由水和结合水,从而达到改善污泥脱水性能的目的.本文采用粗粒化的分子动力学模拟方法,研究了Gemini表面活性剂与EPS形成复合物的过程和结构.聚电解质链的亲疏水性对吸附过程有显著影响,亲水聚电解质链与Gemini表面活性剂吸附的主要驱动力为静电吸引,Gemini表面活性剂头基吸附在链上,尾链朝向溶剂;疏水聚电解质链与Gemini表面活性剂吸附过程由静电作用与疏水作用共同促进,Gemini表面活性剂以平行于聚电解质链的构型存在.Gemini表面活性剂联结基团长度对吸附过程的影响甚微;聚电解质链的电荷密度对亲水聚电解质链的吸附产生协同作用,对疏水聚电解质链的吸附不产生作用.     

纳米SiO2与阳离子表面活性剂的相互作用及其诱导的正辛烷-水乳状液的双重相转变

研究了3种不同结构的水溶性阳离子表面活性剂对纳米二氧化硅颗粒的原位表面活性化作用, 它们分别是单头单尾的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、单头双尾的双十二烷基二甲基溴化铵(di-C12DMAB)和双头双尾的Gemini型阳离子三亚甲基-二(十四酰氧乙基溴化铵)(II-14-3), 并通过测定Zeta电位、吸附等温线及接触角等参数对相关机理进行了阐述. 结果表明, 阳离子表面活性剂吸附到颗粒/水界面形成以疏水基朝向水的单分子层, 从而增强了颗粒表面的疏水性是原位表面活性化的基础. 通过吸附CTAB和II-14-3, 颗粒的疏水性适当增强, 能吸附到正辛烷/水界面稳定O/W(1)型乳状液; 而通过吸附di-C12DMAB所形成的单分子层更加致密, 颗粒的疏水性进一步增强, 进而使乳状液从O/W(1)型转变为W/O型; 当表面活性剂浓度较高时, 由于链-链相互作用, 表面活性剂分子将在颗粒/水界面形成双层吸附, 使颗粒表面变得亲水而失去活性, 但此时体系中游离表面活性剂的浓度已增加到足以单独稳定O/W(2)型乳状液的程度. 因此当采用纳米二氧化硅和di-C12DMAB的混合物作乳化剂时, 通过增加di-C12DMAB的浓度即可诱导乳状液发生O/W(1)→W/O→O/W(2)双重相转变.     

AHOT/异辛烷反胶束体系制备铁酸钴纳米粒子

分别以阴离子表面活性剂二(2-乙基己基)丁二酸酯磺酸钠(AOT)和新型表面活性剂二(2-乙基己基)羟基丁二酸酯磺酸钠(AHOT)与异辛烷/水构建的反胶束体系为微反应器,合成了CoFe2O4纳米粒子;利用TGA,XRD,TEM等手段对产物进行了表征;讨论了两种表面活性剂构建的反胶束体系对产物合成过程及纳米粒子形貌和尺寸的影响.     

三聚阴离子表面活性剂/阳离子添加剂混合体系的流变行为

表面活性剂的分子结构对蠕虫胶束的形成与性质有着重要影响。本文以十四酸和间苯三酚为起始原料,合成了一种三聚阴离子表面活性剂（2, 2', 2"-（苯基-1, 3, 5-三（氧））-三-十四酸钠,简写为Ph-TrisC₁₄Na）,并通过稳态和动态流变测试,研究了单组分的Ph-TrisC₁₄Na和Ph-TrisC₁₄Na/阳离子添加剂体系的粘弹性质。阳离子添加剂分别为正丁基三甲基溴化铵（C₄TAB）,正己基三甲基溴化铵（C₆TAB）和正辛基三甲基溴化铵（C₈TAB）。结果表明,依赖于独特的分子构型,Ph-TrisC₁₄Na分子自身即可形成蠕虫胶束,使溶液表现出明显的粘弹性。阳离子添加剂的加入可进一步优化Ph-TrisC₁₄Na的分子几何结构,促进蠕虫胶束更为快速地生长。随着阳离子添加剂疏水链长的增加,溶液的粘弹性显著增强,体系微结构对添加剂的敏感性也增加。对于50 mmol·L^-1的Ph-TrisC₁₄Na溶液来说,在C₈TAB与Ph-TrisC₁₄Na的摩尔比为0.5时,体系的零剪切粘度可达1535 Pa·s,蠕虫胶束的长度则达到4.0-7.5 μm。该体系体现出低聚表面活性剂在构筑表面活性剂粘弹溶液方面的优势,可拓展高粘弹性阴离子蠕虫胶束体系的研究范围。     

支链醇对Gemini表面活性剂表面活性和胶束化行为的影响

Gemini表面活性剂是一类高效的新型表面活性剂,而醇是工业界和日化领域最常采用的表面活性剂助剂,因此研究不同结构的醇对Gemini表面活性剂表面活性和胶束化行为的影响规律和机理对于促进Gemini表面活性剂的发展和实际应用具有重要意义.利用表面张力、电导、等温滴定微量热,低温透射电镜和核磁共振研究了直链醇1-戊醇和具有相同主链的支链醇2-己醇与3-庚醇对具有不同长度连接基团阳离子季铵盐型Gemini表面活性剂C₁₂C_SC₁₂Br₂ （S=2,4,6,8,10,12）的表面活性和胶束化行为的影响,结果发现,支链醇能够显著影响表面活性剂在气/液界面的排布,使得C₂₀ （使溶剂的表面张力降低20 mN/m所需的表面活性剂浓度）和γ_CMC （CMC时表面张力值）随醇支化度的增加而显著降低,而支链醇对表面活性剂在溶液中的临界胶束浓度以及胶束的尺寸和形貌均没有明显影响,同时这些醇对Gemini表面活性剂的影响与连接基团的长度相关.阐述了上述结果产生的机理,将有助于指导如何选择合适结构的醇助剂去调控Gemini表面活性剂的表面和溶液性质.     

酯基Gemini双季铵盐表面活性剂的研究进展

Gemini双季铵盐表面活性剂性能优异但生物和化学降解性差,在Gemini双季铵盐表面活性剂结构中引入酯基官能团可以提升产物性能。酯基Gemini双季铵盐表面活性剂含有酯基和双季铵盐基,具有高表面活性、吸附、絮凝、抗盐、湿润、乳化、杀菌防腐和易生物分解等优点,应用前景广阔。本文综述了酯基Gemini双季铵盐表面活性剂的合成路线、性能和石油化工的应用状况,结合发展需求对酯基Gemini双季铵盐表面活性剂的未来发展进行了分析和展望。     

琥珀酸酯磺酸盐Gemini表面活性剂的合成及表面活性

以1-十二醇、1-十四醇、1-十六醇、1-十八醇、马来酸酐和乙二醇为主要原料,合成4种琥珀酸酯磺酸盐Gemini表面活性剂;借助红外光谱和核磁共振氢谱对所合成的化合物结构进行了表征。 4种表面活性剂均具有较低的临界胶束浓度,较强的乳化性能以及较好的泡沫性能。 进一步讨论了4种表面活性剂结构与性能的关系。