Gemini表面活性劑的合成及分析研究

葛蕾（西北民族大學化工學院，甘肅蘭州730124）

Gemini表面活性劑的合成及分析研究

葛蕾（西北民族大學化工學院，甘肅蘭州730124）

Gemini表面活性劑是化學鍵連接基連接兩個單鏈單個親水頭基合成的雙子表面活性劑，這種特殊的結構抑制了離子基團的分離力，從而提高了其性質，如較強的表面活性、較高的潤濕性能、成膠束能力強、良好的乳化、增溶性能等，本論文對Gemini表面活性劑作了較全面的總結;概括Gemini表面活性劑的結構特點，對Gemini表面活性劑的性質及應用領域作了基礎的研究,著重介紹了陽離子型、陰離子型Gemini表面活性劑的類型及合成路線;對Gemini表面活性劑的發展前景做出展望。

Gemini表面活性劑;合成;表面活性;性能

起初，表面活性劑的用途主要是用于洗滌劑、清潔劑，隨著工業技術的不斷發展，現在已形成一個獨立化工行業，并且發展到了精細化學品的領域，是國家的支柱產業之一，許多行業都離不開表面活性劑，如農業，工業，醫藥品和器械，能源，輕質化工等。在很多不同類型和結構相異的表面活性劑產品中，Gemini型表面活性劑的性能最佳，引起人們的廣泛關注和研究，所以被稱作“新一代表面活性劑”。

由于Gemini表面活性劑的表面活性高，具有好的增溶作用和洗油作用，強的抗鹽堿、抗積聚和潤濕性能，可以利用雙子型表面活性劑水溶液的増溶、增流性來管理改善污水與土壤質量指標，因此Gemini表面活性劑在許多工業領域廣泛發揮作用，比如在堵水排水、多次采油、和研究低滲透率的薄油層等方面發展前景良好。Gemini型表面活性劑還可以用來制備洗滌劑、藥物分散劑、香波以及皮革上色劑、化妝品等[1]。

1 Gemini表面活性劑的合成路線

1.1 Gemini陽離子型表面活性劑的合成[2]

由于雙季銨鹽表面活性劑具有CMC低、生物降解性好的特點。所以是目前合成的陽離子型表面活性劑的主要類型，其合成主要有兩種方法,一種是以N,N-烷基二甲基叔胺烷與長鏈二溴代烷烴在無水乙醇中回流加熱（溫度90℃）,來發生季銨化反應，另一種是亞烷基二甲基胺和1-溴代長鏈烷烴在無水乙醇中回流加熱（溫度90℃）,發生季銨化反應。兩種方法的適用條件不同，前者適用于二溴代烷比較容易得到并且比較活潑的情況下。但是因為二溴代烷價格比較昂貴，所以從經濟角度來看往往選擇后者來進行實驗。

由1-溴取代烷烴或者相應的二元醇與長鏈亞烷基二甲基胺合成,方法如下稱量2.0g的二溴對二甲苯，用80ml熱丙酮溶解,加入長鏈亞烷基二甲基胺，用10ml丙酮溶解,混合均勻后，加入40ml丙酮做溶劑,自動攪拌,過濾,再洗滌固體,減壓蒸餾除去溶劑，然后以有機溶劑重結晶提純,即可得到產物。

1.2 Gemini陰離子型表面活性劑的合成

陰離子型表面活性劑結構和類型較多,主要包括羧酸類、硫酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、磺酸鹽類。

（1）羧酸鹽和碳酸鹽類

羧酸類雙子表面活性劑主要通過十二烯基丁二酸分別與己二胺、乙二胺反應來合成羧酸類的陰離子型表面活性劑。羧酸類的表面活性劑性質穩定，表面活性高，易于生物降解。

碳酸類雙子表面活性劑是由Frederick C B等科學家用一氯乙酸、乙二胺、辛基氯化物為實驗原料進行合成的。

(2)磷酸鹽類

磷酸鹽類陰離子表面活性劑的結構類似于磷脂，容易形成反相膠束等締合結構，而且對酸、堿具有良好的穩定性，所以常常作為藥物載體，在生命科學工程也有很大的應用。

Francis L.Duivenvoorde等把二溴烷烴接入長鏈的磷酸酯鹽中，合成了雙磷酸二酯型Gemini型表面活性劑[3]。

（3）磺酸鹽和硫酸鹽類

稱量一定量的乙二胺放入裝有溫度計、攪拌器、回流冷凝器的三口燒瓶中，逐滴滴加2-氯乙基磺酸鈉溶液,調整溶液pH在10左右（用氫氧化鈉溶液調節），在一定的溫度下反應13h,在反應液中加入無水乙醇，抽濾，烘干，得到中間體；取定量的中間體，蒸餾水溶解，慢慢加入癸酰氯，再滴加三乙胺溶液，調節pH在8左右，常溫下反應6-8h,有沉淀析出，抽濾，洗滌，烘干，最終得到的白色粉末即為產物。這種類型的表面活性劑有可能實現大規模的工業化生產，來滿足工業所需。

2 Gemini表面活性劑的應用和前景

2.1 在金屬防腐和電鍍工業中的應用[4]

Gemini季銨鹽的親水基團可以在金屬的表面形成一層致密的氧化膜，可以對金屬起到防腐保護作用，可以防止鍍件產品表面鍍層的不均勻；鍍件經過表面活性劑清洗之后，電鍍效果明顯良好。

2.2 在三次采油、煤炭工業中的應用

石油工業中，由于表面活性劑的增溶效果好，具有良好的化學助劑配合性，在采油、煤炭方面有較大的優勢。

2.3 在農田農業中的應用

在田間使用農藥時，加入表面活性劑和水經過稀釋后可制成噴灑液的乳劑，作用更好。

2.4 在日常化學中的應用

Gemini表面活性劑表面活性高，在溶液中形成濃度低的膠束和乳化劑化合物，在日常用品中可以減輕對皮膚的刺激作用，所以在大多數化妝品乳液、香波和個人洗護用品中廣泛應用。

[1]汪萍,沈勇.磺酸鹽Gemini表面活性劑的研究進展[J].印染,2015(22):52-55.

[2]王祥榮.陽離子Gemini型表面活性劑的合成及其應用性能研究[J].印染助劑,2002,19(1):12-15.

[3]何昆,楊守生.雙子表面活性劑的研究及應用[J].武警學院學報,2012,28(4):90-93.

[4]李春杰.新型Gemini表面活性劑的合成及表面性能研究[D].東北師范大學,2008.