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Gemini表面活性剂的理化性质

作者:Gemini表面活性剂的理化性质  来源:Gemini表面活性剂的理化性质  发布时间:2009/3/25 15:35:20

Gemini表面活性剂的理化性质

Gemini表面活性剂分子是通过联结基将两个亲水基连接起来的,一方面这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表面活性剂分子在溶液表面的吸附和在溶液中的自聚,从而导致其有较高的吸附能力和胶团的形成能力;另一方面使它们的排布非常紧密,长链烷基间更容易产生强的相互作用,即加强了碳氢链的疏水结合力,两个同电荷离子间的斥力由于联结基的作用而被抑制。因此,在保持每个亲水基团联结的碳原子数相等的条件下,Gemini表面活性剂和普通单表面活性剂相比,具有独特的理化性质:

(1)具有较强的吸附能力和降低表面张力的能力

Gemini表面活性剂降低表面张力的原理和普通表面活性剂一样。Gemini表面活性剂分子中含有两条疏水链,疏水性很强,而且Gemini表面活性剂通过联结基将两个亲水基连接起来,削弱了亲水基间的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,导致其具有较高的表面吸附能力和自聚能力,从而更有效地降低水溶液表面张力。研究还表明:两性Gemini表面活性剂在亲水界面上的吸附量比在疏水界面上的吸附量大,而且发现越不不对称的Gemini表面活性剂在界面上的吸附量比越对称的Gemini表面活性剂的吸附量大。MartinPIS等人研究了Gemini表面活性剂在液/疏水固体界面的吸附性能,发现联结基在C=6一8之间时随着联结基长度的增加吸附量也在增加。

 (2)更易聚集成胶团

Gemini表面活性剂比普通表面活性剂更易在水溶液中自聚。对于某种Gemini表面活性剂,特定形状聚集体的形成取决于两亲水基间的平衡距离、联结基的疏水程度和弹性度,同时还受疏水链对称程度的影响。LiD.Song等人研究了联结基为刚性基团和柔性基团的表面活性和自聚行为,发现以柔性基团为联结基的Gemini表面活性剂更易自聚,而且具有高的表面活性。研究还表明:两性Gemini表面活性剂自聚时的eMe更低。oregoryPaddon一Jones等人研究了非离子Gemini表面活性剂与相应普通表面活性剂的聚集行为,发现非离子Gemini表面活性剂降低表面张力方面比普通表面活性剂更加有效,浊点比较低,具有更低CMC,而且聚集数较大。Groswasser等人利用cryo一TEM技术发现低浓度Gemini表面活性剂分子在水溶液中的聚集态为球状,当浓度增加会发现聚集态从球状转变成了棒状。

(3)具有很好的水溶性

Gemini表面活性剂分子中含有两个亲水基,因此,和相应的单体表面活性剂相比较其Kraffi点更低,具有更好的水溶性,并且多支链的Gemini表面活性剂具有更强的水溶性。Raoulzana研究了Gemini表面活性剂联结基对其水溶性的影响,指出通过改变联结基的长度、刚柔性和结构来控制Gemini表面活性剂水溶性液的性质。R.zana等人还发现Krafft点与疏水链C数、熔点之间存在一定的关系:当联结基的C数一定时Kraffii点随着疏水链C的增加而增加,而且Kraffi点与熔点也有一定的正比关系。

(4)具有较强的增溶能力

Gemini表面活性剂之所以具有较强的增溶能力,主要由于两方面的原因:一、增溶作用发生在CMC以上,而Gemini表面活性剂在水溶液中更易形成胶团,它可在很低的浓度下对有机物质有效增溶;二、由于Gemini表面活性剂具有庞大的疏水基,限制了它的分子在晶格中的规则排列,导致其胶团结构相对膨松,从而具有优良的水溶助长性。

(5)与其他表面活性剂复配具有更大的协同作用

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。为使两种表面活性剂产生协同效应,它们必须有相互吸引作用,而且它们的相关性质差异不能太大。Gemini表面活性剂和单体表面活性剂混合时,在降低溶液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作用。A.Kumara等人研究了两性Gemini表面活性剂与sDs复配效果,结果表明有很好的协同作用。FangLi等人研究了阳离子Gemini表面活性剂与烷基糖类表面活性剂的协同作用,发现比普通表面活性剂更强,而且联结基的长度越短它的协同作用更明显。

(6)具有独特的流变性能

表面活性剂水溶液的流变性与其在水溶液中的聚集状态密切相关。Gemini表面活性剂的水溶液在低浓度时具有较高的粘度,尤其是一些短联结基的Gemini表面活性剂水溶液具有独特的流变性。随着短联结基的Gemini表面活性剂水溶液浓度的增大,在一个较低的浓度值,其溶液粘度可增大6个数量级;但随着水溶液的进一步增大,溶液粘度反而减小,这是因为表面活性剂分子在水溶液中的聚集结构的显著变化对溶液粘度有重大影响。在一定的浓度范围内,随着溶液浓度的增大,溶液中线状胶团相互缠结形成网状结构,水溶液粘度增大;但随着水溶液浓度的进一步增大,溶液中线状胶团的有效长度减小,网状结构遭到破坏,因此溶液粘度反而减小。

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