Gemini表面活性劑的合成及分析研究

葛蕾（西北民族大學(xué)化工學(xué)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(xué)化工學(xué)院，甘肅蘭州730124）

Gemini表面活性劑是化學(xué)鍵連接基連接兩個(gè)單鏈單個(gè)親水頭基合成的雙子表面活性劑，這種特殊的結(jié)構(gòu)抑制了離子基團(tuán)的分離力，從而提高了其性質(zhì)，如較強(qiáng)的表面活性、較高的潤(rùn)濕性能、成膠束能力強(qiáng)、良好的乳化、增溶性能等，本論文對(duì)Gemini表面活性劑作了較全面的總結(jié);概括Gemini表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)Gemini表面活性劑的性質(zhì)及應(yīng)用領(lǐng)域作了基礎(chǔ)的研究,著重介紹了陽(yáng)離子型、陰離子型Gemini表面活性劑的類型及合成路線;對(duì)Gemini表面活性劑的發(fā)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(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在已形成一個(gè)獨(dú)立化工行業(yè)，并且發(fā)展到了精細(xì)化學(xué)品的領(lǐng)域，是國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)之一，許多行業(yè)都離不開表面活性劑，如農(nóng)業(yè)，工業(yè)，醫(yī)藥品和器械，能源，輕質(zhì)化工等。在很多不同類型和結(jié)構(gòu)相異的表面活性劑產(chǎn)品中，Gemini型表面活性劑的性能最佳，引起人們的廣泛關(guān)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(qiáng)的抗鹽堿、抗積聚和潤(rùn)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(lái)管理改善污水與土壤質(zhì)量指標(biāo)，因此Gemini表面活性劑在許多工業(yè)領(lǐng)域廣泛發(fā)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(fā)展前景良好。Gemini型表面活性劑還可以用來(lái)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(yáng)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(diǎn)。所以是目前合成的陽(yáng)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(zhǎng)鏈二溴代烷烴在無(wú)水乙醇中回流加熱（溫度90℃）,來(lái)發(fā)生季銨化反應(yīng)，另一種是亞烷基二甲基胺和1-溴代長(zhǎng)鏈烷烴在無(wú)水乙醇中回流加熱（溫度90℃）,發(fā)生季銨化反應(yīng)。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?yàn)槎宕閮r(jià)格比較昂貴，所以從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看往往選擇后者來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

由1-溴取代烷烴或者相應(yīng)的二元醇與長(zhǎng)鏈亞烷基二甲基胺合成,方法如下稱量2.0g的二溴對(duì)二甲苯，用80ml熱丙酮溶解,加入長(zhǎng)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(dòng)攪拌,過(guò)濾,再洗滌固體,減壓蒸餾除去溶劑，然后以有機(jī)溶劑重結(jié)晶提純,即可得到產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(guò)十二烯基丁二酸分別與己二胺、乙二胺反應(yīng)來(lái)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(zhì)穩(wěn)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(xué)家用一氯乙酸、乙二胺、辛基氯化物為實(shí)驗(yàn)原料進(jìn)行合成的。

(2)磷酸鹽類

磷酸鹽類陰離子表面活性劑的結(jié)構(gòu)類似于磷脂，容易形成反相膠束等締合結(jié)構(gòu)，而且對(duì)酸、堿具有良好的穩(wěn)定性，所以常常作為藥物載體，在生命科學(xué)工程也有很大的應(yīng)用。

Francis L.Duivenvoorde等把二溴烷烴接入長(zhǎng)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(jì)、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(diào)整溶液pH在10左右（用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)），在一定的溫度下反應(yīng)13h,在反應(yīng)液中加入無(wú)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(diào)節(jié)pH在8左右，常溫下反應(yīng)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(chǎn)物。這種類型的表面活性劑有可能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，來(lái)滿足工業(yè)所需。

2 Gemini表面活性劑的應(yīng)用和前景

2.1 在金屬防腐和電鍍工業(yè)中的應(yīng)用[4]

Gemini季銨鹽的親水基團(tuán)可以在金屬的表面形成一層致密的氧化膜，可以對(duì)金屬起到防腐保護(hù)作用，可以防止鍍件產(chǎn)品表面鍍層的不均勻；鍍件經(jīng)過(guò)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(yè)中的應(yīng)用

石油工業(yè)中，由于表面活性劑的增溶效果好，具有良好的化學(xué)助劑配合性，在采油、煤炭方面有較大的優(yōu)勢(shì)。

2.3 在農(nóng)田農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

在田間使用農(nóng)藥時(shí)，加入表面活性劑和水經(jīng)過(guò)稀釋后可制成噴灑液的乳劑，作用更好。

2.4 在日?；瘜W(xué)中的應(yīng)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(duì)皮膚的刺激作用，所以在大多數(shù)化妝品乳液、香波和個(gè)人洗護(hù)用品中廣泛應(yīng)用。

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

[2]王祥榮.陽(yáng)離子Gemini型表面活性劑的合成及其應(yīng)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(yīng)用[J].武警學(xué)院學(xué)報(bào),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(xué),2008.