季铵盐型Gemini表面活性剂的合成研究进展

Gemini型表面活性剂具有双亲水基及双亲油基的特殊结构,能极大地提高表面活性。本文综述了各类季铵盐型Gemini表面活性剂的合成工艺,重点介绍了不同季铵盐型Gemini表面活性剂的合成路线,讨论了合成中存在的问题,展望了今后的发展趋势。     

季铵盐型Gemini表面活性剂气液界面行为研究

合成了不溶于水的季铵盐型Gemini表面活性剂18-s-18(=3,4,6,8,10,12),研究了联结基团长度对Gemini表面活性剂在气液界面上的性质的影响.结果表明:对不同长度的联结基团,表面压-分子面积曲线很相似;极限面积在s≤6时几乎成直线快速增加,并在s=10时达到最大值,s>10时稍微下降.     

松香基季铵盐Gemini表面活性剂的合成及性能研究

以脱氢枞胺为原料合成了一系列松香基季铵盐Gemini表面活件剂,用IR及1H-NMR光谱对产物进行了结构表征,并对该系列表面活性剂的性能进行研究.松香基季铵盐Gemini表面活性剂具有很强的表面活性性能:临界胶束浓度(CMC)在(2.5～5.5)×10-5mol/L,表面张力23.7～30.3 Mn/m,松香基季铵盐Gemini表面活性剂还具有很强的乳化性能及泡沫性能.     

Gemini型季铵盐表面活性剂的合成及应用

本文介绍了Gemini型季铵盐表面活性剂的结构,综述了近年来Gemini型季铵盐表面活性剂的合成研究进展及该类表面活性剂的应用情况。     

十二烷基多季铵盐Gemini型阳离子表面活性剂合成

控制反应物乙二胺与环氧氯丙烷的配比，得到乙二胺与环氧氯丙烷的摩尔比分别为1：5、1：4、1：1的产物。然后与自制十二烷基二甲胺进一步反应温度60℃；反应时间1h：反应溶剂、水和乙醇的混合溶剂。通过测定不同浓度下溶液的表面张力，得到其产物I、Ⅱ的临界胶束浓度为0.05%（质量百分比）左右。说明产品具有很低的临界胶束浓度和较好的表面活性。进一步的实验证明；合成产物具有较好的发泡力、稳泡力和金属腐蚀的抑制性能，并考察了其与阴离子表面活性剂的复配性能。     

m-n-m型Gemini季铵盐表面活性剂的合成及性能研究

以N,N-二甲基十四胺和1,8-二溴辛烷反应生成了14-8-14型Gemini季铵盐表面活性剂,通过单因素试验优化了反应条件,确定较佳合成条件为:N,N-二甲基胺的用量为5 mmol,N,N-二甲基胺与二溴烷烃的摩尔比为2.2:1,溶剂乙腈用量为10 mL,反应温度为80℃,反应时间为24 h,在此条件下合成了24种m-n-m型Gemini季铵盐表面活性剂,大部分反应的收率大于80%。采用吊环法对产物的表面张力进行了测定,分别研究了疏水烷基链、连接基对Gemini季铵盐表面活性剂表面活性的影响,研究发现,当连接基n相同时,随着疏水烷基链的增长(m10时),Gemini季铵盐表面活性剂的表面张力呈现先减小后增大的趋势,14-n-14型Gemini季铵盐表面活性剂呈现出最好的表面活性;当疏水烷基链m=14时,随着连接基n的增大,Gemini季铵盐表面活性剂的表面张力呈现先增大后减小的趋势。     

季铵盐型Gemini表面活性剂的合成及性能研究

以十二胺、环氧氯丙烷、十二叔胺等为原料,无水乙醇为溶剂合成了季铵盐型Gemini表面活性剂,应用红外光谱表征其结构,并测定其熔程。考察了产物水溶液的表面活性,并计算出产品的饱和吸附量（Fmax）和单分子饱和吸附面积（Amin）。实验结果表明Gemini表面活性剂CMC为0．8mmol／L、γcmc为35．7mN／m、Amin为2．04nm^2,有较高的表面活性,与具有相同单尾基链的传统表面活性剂十二烷基三甲基氯化铵（DTAC）R十二烷基硫酸钠（SDS）相比,其表面张力相当,但CMC分别比DTAC、SDS低约15、11倍,Amin分别比DTAC、SDS高约4倍。     

十二烷基多季铵盐Gemini型阳离子表面活性剂的合成

控制反应物乙二胺与环氧氯丙烷的配比,得到乙二胺与环氧氯丙烷的摩尔比分别为1∶5、1∶4、1∶1的产物。然后与自制十二烷基二甲胺进一步反应制备十二烷基多季铵盐Gemini型阳离子表面活性剂,反应条件是:反应温度60℃;反应时间1h;反应溶剂、水和乙醇的混合溶剂。通过测定不同浓度下溶液的表面张力,得到其产物Ⅰ、Ⅱ的临界胶束浓度为0.05%(质量百分比)左右。说明产品具有很低的临界胶束浓度和较好的表面活性。进一步的实验证明:合成产物具有较好的发泡力、稳泡力和金属腐蚀的抑制性能,并考察了其与阴离子表面活性剂的复配性能。     

联结基团含羟基的季铵盐Gemini表面活性剂的合成及胶团化行为研究

合成了一种联结基团为含羟基亚甲基链的季铵盐Gemini表面活性剂,即C12-3(OH)-C12.2Cl,用红外光谱、核磁共振及元素分析对它们的结构进行了鉴定,并对影响反应的因素进行了讨论,得出了合成C12-3(OH)-C12.2Cl的最佳条件为十二叔胺:十二叔胺盐酸盐:环氧氯丙烷摩尔比为2.0∶1.0∶1.0,以正丙醇为溶剂,在回流温度下反应3 h,产率可达94.5%以上;采用表面张力法、瞬态荧光法研究了C12-3(OH)-C12.2Cl在水溶液中的胶团化行为,发现C12-3(OH)-C12.2Cl的胶团生成能力远比其单体强,cmc值降低一个数量级,胶团聚集数随表面活性剂浓度增大而增大。     

含酯基Gemini双季铵盐表面活性剂的合成及应用

以环氧氯丙烷(EPIC)与十二烷基二甲基胺在丙酮溶剂中反应,然后与己二酸酯化合成含酯基Gem in i型季铵盐表面活性剂:3,3′-己二酰氧基-2,2′-二羟基-二丙基-双(十二烷基二甲基氯化铵),它可生物降解。用正交实验法对其合成条件进行了优化,在优化的合成条件下反应产率达65.3%。用IR1、HNMR、元素分析方法对产物结构进行了表征。其性能测试结果显示,临界胶束浓度为1.43×10-5mol/L,表面张力为38.7 mN.m-1,有优良的织物柔软性能。     

咪唑啉基季铵盐型双子表面活性剂的合成与性能

以环氧氯丙烷为连接剂,油酸、二乙烯三胺分别为疏水和亲水基团的初始原料合成了一种咪唑啉基季铵盐型双子表面活性剂,通过IR1、HNMR确证了目标产物结构。研究了其在水溶液中对苯的乳化力、稳泡能力、亲水亲油平衡值、表面张力的影响。动态激光散射法测试了双子咪唑啉基季铵盐乳化制备O/W型乳状液的乳胶粒径尺寸,利用双子表面活性剂作为乳化剂,油酸为分散相。静态失重法评价了双子表面活性剂作为缓蚀剂对Q235钢在质量分数8%溶液中的缓蚀性能。结果表明,所合成的双子咪唑啉基季铵盐具有较好的表面活性,临界胶束浓度CMC约为2×10-4mol/L,γCMC为31.40 mN/m,HLB值为14.2,对苯的乳化能力及稳泡性能良好。该乳液稳定,在25~50℃时,O/W乳液的胶粒尺寸在216~236 nm,是一种性能良好的O/W型乳化剂。失重法测定结果表明,该双子咪唑啉基季铵盐型表面活性剂缓蚀性能优于相应单链咪唑啉季铵盐表面活性剂。     

新型阴离子孪连表面活性剂的合成

系列长链环氧烷与不同短链二醇在75~80℃、NaH作用下合成了系列中间体孪连长链二醇,此中间体再与1,3-丙烷磺酸内酯在THF、NaH中反应得到了疏水链长度和连接基长度不同的7种磺酸盐孪连表面活性剂。核磁共振氢谱及红外光谱的结构分析证实了它们的结构。它们的表面张力为26.5~34 mN/m,临界胶束浓度为0.001~0.01 mmol/L,结果表明,它们的表面活性比相应碳链的常规表面活性剂强很多。疏水链长度和连接基长度的增长,有助于表面活性的提高。     

Synthesis and Micellization of Organosilicon Gemini Quaternary Ammonium Surfactants

A novel class of organosilicon gemini quaternary ammonium surfactant alkyl‐α, ω‐bis(diethyl‐methyl‐dimethoxy‐silopropyl ammonium bromide) (α, ω = 1,4; 1,6; 1,8) was synthesized and characterized by ¹H‐nuclear magnetic resonance (NMR) and elemental analysis. It is found that the quaternization reaction has two steps: first single quaternization and then double quaternization. The effect of solvent on convert ratio has the following sequence: polar aprotic solvents > polar protic solvents > aromatic solvents. The electrical conductivity of aqueous solution was measured at 20, 25, 30 and 35 °C, and the thermodynamic properties of , and were calculated according to the mass action model and Gibbs equation. It is shown that the enthalpy driven and entropy driven are almost equal in the micellization of [SiC₃‐4‐SiC₃]Br₂ and [SiC₃‐6‐SiC₃]Br₂, but in the micellization of [SiC₃‐8‐SiC₃]Br₂, the enthalpic contribution becomes significant and the effect of thermal is greater than the degree of order in the micellization.     

含酯基非对称Gemini季铵盐表面活性剂的合成及表征

以月桂酸与2-二甲氨基乙醇为原料,经酯化反应,其产物与盐酸、环氧氯丙烷反应,合成中间体N-(3-氯-2-羟丙基)-N,N-二甲基月桂酸乙基氯化铵,再进一步合成3种含酯基非对称Gemini季铵盐表面活性剂(Ⅰ~Ⅲ),研究合成工艺,优化反应条件。中间体N-(3-氯-2-羟丙基)-N,N-二甲基月桂酸乙基氯化铵及3种目的产物经IR1、H NMR验证。测定3种产物的临界胶团浓度CMC和γCMC。结果表明:所合成的3种产物具有很好的表面活性。     

季铵盐型有机硅双子表面活性剂的合成与界面性能

以八甲基环四硅氧烷(D4)和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷(HMM)为原料,合成双氢封端的聚二甲基硅氧烷(HPDMS);以烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)和环氧氯丙烷为原料,合成烯丙基聚氧乙烯氯醇醚(APECAE),然后将其与十八烷基二甲基叔胺进行阳离子化,制得季铵盐型烯丙基聚氧乙烯氯醇醚(QASAAE);在铂催化剂作用下,HPDMS与QASAAE进行硅氢化加成反应制得季铵盐型有机硅双子表面活性剂(Gemini-QASPSS)。用IR和1HNMR对目标产物(Gemini-QASPSS)的结构进行了表征,并且通过测定其水溶液的平衡表面张力研究了其表面活性。结果表明,在临界胶束浓度为5.3×10-5mol/L时,可以将水的表面张力降至24.5 mN/m;饱和吸附量、饱和吸附层中每个Gemini-QASPSS分子所占的平均面积和形成胶束的标准自由能分别为1.6×10-6mol/m2、1.08 nm2和-28.6 kJ/mol。     

季铵盐型gemini表面活性剂的合成及性能研究

以N,N-二甲基十二烷基叔胺与2,2′-二氯乙醚为原料,合成了季铵盐型gemini表面活性剂QAGS;采用IR和元素分析对合成产物进行了结构表征;研究了反应时间、溶剂类型及用量以及反应物物质的量比对产率的影响;并考察了QAGS的表面活性。结果表明:当N,N-二甲基十二烷基叔胺和2,2′-二氯乙醚的物质的量比为3.0∶1、反应介质为乙腈、乙腈用量为45mL、反应时间为72h时,QAGS的产率最高达22.76%;QAGS水溶液的表面张力随其浓度的增大而急剧减小,浓度达到1.054mmol·L-1时,表面张力基本不变;QAGS的饱和吸附量为1.597×10-6 mol·m-2,分子截面积为1.04nm2。     

双子表面活性剂的研究进展

双子表面活性剂（Gemini surfactant）是一类具有特殊分子结构的表面活性剂,其分子是由联结基团（spac-er）通过化学键连接两个表面活性剂单体的离子头基构成的。因为其结构的特殊性从而使其具有特殊的微观结构形态;具有特殊的胜任,可用于合成中孔结构的模板、进行特殊化学分离等;对头基上连接两个不同表面活性剂的双子表面活性剂,最近研究一经兼具有两种表面活性剂的性质。     

双酯基季铵盐表面活性剂的合成及性能研究

以尼龙酸、环氧氯丙烷为原料合成二元酸酯中间体,再与十二烷基二甲基胺进一步反应合成双酯基阳离子表面活性剂。研究了反应时间、温度及催化剂用量对产物收率的影响,得到了最佳反应条件。终产物结构通过红外光谱分析得到证实,并对其表面性能进行了测试,临界胶束浓度0．34mmol／L,表面张力29．9mN／m。     

Synthesis of New Salt‐Resistant Sulfonate Gemini Surfactants with Hydroxyl Groups

Though the gemini surfactants have unique properties, their high cost limits their scope of application. The new salt‐resistant sulfonate gemini surfactants disodium 5,12‐bis(alkyloxymethyl)‐4,7,10,13‐tetraoxa‐2,15‐dihydroxyhexadecane 1,16‐disulfonates bearing two alkyl chains, two hydroxyl and two sulfonate groups were prepared from fatty alcohol, epichlorohydrin, glycol, sodium hydroxide, sodium bisulfite and sodium sulfite. Their synthesis exhibited the advantages of low raw material cost, mild reaction conditions and easy operation. The structures of prepared compounds were confirmed by FTIR and ¹H NMR. These gemini surfactants show excellent surface‐active properties, good salt resistance and excellent foaming ability.     

Synthesis and Properties of Dissymmetric Gemini Surfactants

A series of novel dissymmetric gemini surfactants, [C _m H_2m+1COOC₂H₄(CH₃)₂N(CH₂)₃N(CH₃)₂C₂H₄OOCC _n H_2n+1]Br₂ was synthesized and symbolized as m-s–n. The Krafft temperatures and surface tension curves of the dissymmetric gemini surfactants were measured using an electrical conductivity method and a drop volume method. The low Krafft temperatures indicate very good solubility of these esterquat gemini surfactants. With the increasing numbers of carbon atoms in the hydrophobic alkyl chain, the critical micelle concentration (CMC) and the minimum surface area (A _min) decrease, and the efficiency of surface tension reduction (pc₂₀) increases. With the same numbers of carbon atoms in the hydrophobic alkyl chain, the dissymmetric gemini surfactant has a lower CMC and a smaller A _min than the corresponding symmetric gemini surfactant due to the enhanced hydrophobic interactions.