【摘要】：雙子表面活性劑因其分子結(jié)構(gòu)中雙親水基、雙疏水鏈和聯(lián)結(jié)基的存在，相比傳統(tǒng)的單頭單尾表面活性劑具有更加優(yōu)異的表面化學(xué)性能、聚集性能及相關(guān)應(yīng)用性能，同時可以通過更加多端的結(jié)構(gòu)變化來豐富表面活性劑的種類，因而具有更大的發(fā)展?jié)摿?。在雙子表面活性劑的結(jié)構(gòu)中引入酯基和酰胺基團(tuán)等易分解的極性功能基團(tuán)，能使其在保持高表面活性的基礎(chǔ)上顯示出良好的溫和性和安全環(huán)保性，符合當(dāng)下產(chǎn)業(yè)綠色高效發(fā)展的核心理念，對拓展表面活性劑的種類和應(yīng)用前景具有重要意義。

本論文基于此制備了分子結(jié)構(gòu)中同時含有酯基和酰胺基團(tuán)的季銨鹽類雙子表面活性劑，并研究了其相關(guān)性能。主要研究內(nèi)容和所得結(jié)論如下:以溴乙酸、乙二醇、脂肪酸和N，N-二甲基-1，3-二氨基丙烷為主要原料，通過三步反應(yīng)制備了一系列疏水鏈長度不同的酯官能化酰胺型雙子表面活性劑C_n-(BAE)-C_n(n=12、14、16)。通過濁度法測得C_n-(BAE)-C_n的Krafft點(diǎn)小于0°C。采用表面張力法、電導(dǎo)率法和微極性法測定了C_n-(BAE)-C_n在25°C下的臨界膠束濃度(cmc)，都顯示出cmc隨疏水鏈長度的增加而增大的變化規(guī)律。根據(jù)電導(dǎo)率的測定結(jié)果，由熱力學(xué)公式計算得到膠束化過程的相關(guān)熱力學(xué)參數(shù)，確定C_n-(BAE)-C_n水溶液的膠束化過程是以疏水鏈之間的相互作用為主要驅(qū)動力，且升高溫度會阻礙體系的膠束化。

通過穩(wěn)態(tài)熒光猝滅法測定了C_n-(BAE)-C_n在水溶液中的膠束聚集數(shù)，發(fā)現(xiàn)其呈現(xiàn)出隨疏水鏈增長而減小的變化趨勢，結(jié)合動態(tài)激光光散射法所測C_n-(BAE)-C_n的平均流體力學(xué)半徑的結(jié)果，可以判斷低濃度下的C_n-(BAE)-C_n在體相聚集主要形成球狀膠束。利用流變儀測定了C_n-(BAE)-C_n水溶液的流變性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)C_(12)-(BAE)-C_(12)主要呈現(xiàn)牛頓流體行為，C_(14)-(BAE)-C_(14)和C_(16)-(BAE)-C_(16)分別在150 mmol·L~(-1)和75 mmol·L~(-1)時形成蠕蟲膠束，此時體系出現(xiàn)剪切稀釋現(xiàn)象，零剪切黏度曲線的變化表明C_n-(BAE)-C_n水溶液體系的黏度隨疏水鏈長度的增加而上升。此外，在C_(16)-(BAE)-C_(16)水溶液加入無機(jī)鹽NaBr后，一定程度上促進(jìn)了其體系中蠕蟲膠束的形成。相關(guān)應(yīng)用性能的測定結(jié)果表明C_n-(BAE)-C_n具有良好的乳化、泡沫和抗靜電性能。

通過表面張力法研究了C_n-(BAE)-C_n與非離子聚合物聚乙烯吡咯烷酮(PVP)之間的相互作用情況，發(fā)現(xiàn)它們之間不存在明顯的相互作用。通過表面張力法、微極性法和濁度法研究了C_(12)-(BAE)-C_(12)與聚電解質(zhì)聚丙烯酸鈉(NaPAA)之間的相互作用情況，結(jié)果顯示它們之間存在強(qiáng)相互作用，C_(12)-(BAE)-C_(12)和NaPAA分子之間通過靜電吸引在體相結(jié)合形成聚集體，表面張力和微極性曲線上都出現(xiàn)雙平臺。另外，無機(jī)鹽NaBr對C_(12)-(BAE)-C_(12)和NaPAA之間的相互作用存在促進(jìn)和抑制兩種相反的效應(yīng)，且與NaBr本身的濃度相關(guān)。