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双子表面活性剂性质、合成及应用介绍一、双子表面活性剂简介通过化学键将两个或两个以上的同一或几乎同一的表面活性剂单体，在亲水头基或靠近亲水头基附近用联接基团将这两亲成份联接在一起，形成的一种表面活性剂称为双子表面活性剂。
双子表面活性剂的研究最早始于20世纪70年代。
1971年Bunton等人合成了一族新型两亲分子，其分子结构顺序为:长的碳氢链、离子头基、联结基团、第二个离子头基、第二个碳氢链，并且把它作为相转移催化剂使用，结果发现它比普通的阳离子表面活性剂具有更高的催化效率。
1988年后，日本Oskaa大学的专家们合成并研究了柔性联结基的若干双烷烃链表面活性剂。
然而真正系统开展这类新型表面活性剂研究工作则是从1991年开始。
该年Emery大学的Menger教授和Lihua等人合成并研究了刚性联结基团的双烷烃链表面活性剂，并给这种类型表面活性剂起名为Gemini surfactants Gemini 在天文学上的意思为双子星座，以此形象地表达这类表面活性剂的分子结构特点。
我国学者赵国玺也因此将其译为“双子表面活性剂”。
双子表面活性剂是一类带有两个疏水链、两个亲水链和一个联接基团的化合物，类似于两个普通表面活性剂通过一个桥梁连接在一起，但值得注意的是，联接基团应在极性头基或靠近极性头基处相连接。
如下图：从分子结构看，双子表面活性剂与两个表面活性剂分子的聚集相似，故有时又称为二聚表面活性剂或孪链表面活性剂。
双子表面活性剂的结构如下图所示在双子表面活性剂的分子结构中，两个亲水基通过联结基团靠化学键联接，由此使两个表面活性剂单体相当紧密地结合，这种结构一方面增强了碳氢链的疏水作用，另一方面使亲水基间的排斥作用因化学键限制而大大削弱。
因此，联结基团的介入及其化学结构、联接位置的变化，使Gemini表面活性剂结构具有多样化，从而具有更优良的物理化学性质及界面活性该类表面活性剂有阴离子型、非离子型、阳离子型、两性离子型及阴 - 非离子型、阳- 非离子型等。
溶液中的双子星座随着现代社会对表面活性剂的要求越来越高，现在崛起一种极有应用前景的新型表面活性剂——双子表面活性剂。
一、双子表面活性剂的结构这种表面活性剂的结构如图1所示，它含有两个两亲成分，由一个连接基在亲水基部位将两个两亲成分连接起来。
由于结构十分独特，Menger将其命名为“Gemini”表面活性剂(Gemini在天文学上的意思是双子星座)，一般译作“双子表面活性剂”。
连接基可以具有不同的长度、柔顺性和极性。
刚性连接基可以是苯环，柔性连接基可以是较长的碳链。
亲水基可是阴离子型，如硫酸酯基(–OSO3-)、磺酸基(–SO3-)、羧酸基(–COO-)、磷酸酯基(–OPO3-)，也可是阳离子型(主要是季铵盐)或非离子型(如糖类)。
图1双子表面活性剂结构示意图二、双子表面活性剂在水中的存在形态1. 在水面的存在形态表面活性剂的疏水性碳氢链在水中处于不稳定的高能状态，具有逃离水相的倾向，分子可通过两种方式来降低体系的能量。
一种是吸附在气–水界面上(如图2所示)。
与传统表面活性剂相比，双子表面活性剂可以形成更加致密的烃基层，因此降低溶液表面张力的能力更强(以水–空气界面为例。
在水内部，1个水分子受到周围水分子的作用力的合力为零。
在表面上，1个水分子所受上层空气中分子的吸引力小于内部水分子的吸引力，所以所受合力不为零，该合力指向液体内部，结果导致液体表面具有自动缩小的趋势，这种收缩力称为表面张力)。
如果用C20来表示一个表面活性剂使水的表面张力每降低0.02 N·m-1所需的浓度，双子表面活性剂双亚甲基–1，2–双(十二烷基二甲基溴化铵)(简称12–2–12)的C20(质量分数)只有0.0083%，而相应的传统表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(简称DTAB)的C20高达0.21%。
图2气液界面上传统表面活性剂(左)与双子表面活性剂(右)的吸附状态示意图2. 在水体中的存在形式表面活性剂分子在气–水界面的吸附达到饱和后，就在溶液中聚集。
