一、双子表面活性剂简介
永不磨面的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。
数控技术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
张镇中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。
二、双子表面活性剂的合成及在制革业中的应用
1991年，美国Emory大学的Menger等合成了以刚性间隔基联接离子头基的双烷烃链表面活性剂，并起名为“Gemini表面活性剂”，即双子表面活性剂。双子表面活性剂特殊的结构决定它比传统表面活性剂具有更优良的性能。它具有两个亲水基和疏水基，通过联接基团将两部分连接，联接基团有化学键作用，降低了两极性间的静电排斥力及其水化层间的作用力，使得双子表面活性剂具有低CMC特性。
与单烷烃链和单离子头基组成的普通表面活性剂相比，双子表面活性剂具有如下特征性质：
（1）易吸附在气/液表面，有效地降低水的表面张力；
（2）易聚集生成胶团，有更低的临界胶束浓度；
（3）具有很低的Kraff点
（4）与普通表面活性剂间的复配能产生更大的协同效应；
（5）具有良好的钙皂分散性能；
（6）优良的润湿性能。 新经济时代
三、双子表面活性剂分类
双子表面活性剂种类主要有硫酸酯盐、磺酸酯、羧酸酯、磷酸酯型。
1、硫酸酯盐型（-OSO3M）和磺酸盐型（-SO3M）
硫酸酯盐型表面活性剂主要包括高级脂肪醇硫酸酯盐和高级脂肪醇醚硫酸酯盐，此外还有硫酸化油、硫酸化脂肪酸和硫酸化脂肪酸酯等。硫酸酯盐型表面活性剂具有良好的发泡能力和洗涤性能，在硬水中性能稳定，水溶液呈中性或微碱性。其合成方法是先用相转移催化法合成二环氧化合物，再用长链的脂肪醇与二环氧化合物反应生成低聚二醇，最后在一定条件下，低聚二醇与或丙磺内酯反应生成硫酸酯盐或磺酸盐型双子表面活性剂，但其产率并不高。 为克服产率和产品纯度的缺陷，姚志刚等采用另一条合成路线，用牛磺
酸钠与二溴乙烷反应得到乙二胺二乙磺酸钠，然后与油酰氯反应得到N,N′-双油酰基乙二胺二乙磺酸钠，大大提高了产率和纯度。贾卫红等以脱氢枞胺、α，ω-二溴代烷和2-溴乙基磺酸钠为原料制备了4种松香基磺酸盐双子表面活性剂N，N′-二乙基磺酸钠-N，N′-二脱氢枞基-α，ω-二胺。用傅里叶变换红外光谱、核磁共振波谱对系列目标产物的结构进行了表征，得出这四种表面活性剂具有良好的润湿性能和较低的CMC，其表面活性随分子结构中连接的亚甲基链长度的增加而增强。 硫酸酯盐型和磺酸盐型双子表面活性剂是目前较为常见的阴离子1型双子表面活性剂，较适合工业化大规模生产，但该工艺的缺点是耗时长，合成过程的含硫化合物使用量大，会对环境造成一定的危害。因此，上述两种双子型表面活性剂的合成工艺条件还需要进一步优化。
2、羧酸盐型（-COOM）高浓除砂器
最早合成的羧酸盐型表面活性剂是采用乙二胺、辛基氯化物和为原料合成羧酸盐型双子表面活性剂，通过此基础反应，改变碳链长度和连接基长度，可以合成一系列化合物。它们具有很高的金属螯合性，耐硬水和良好的钙皂分散能力。关于羧酸盐型双子表面活性剂合成的报道目前在国内并不多见。杜恣毅等合成了一种含对苯氧基联接链的羧酸盐
双子表面活性剂，研究了胶团化特性，结果表明该羧酸盐双子表面活性剂具有很低的CMC值和表面张力。其作为一种新型的洗涤添加剂将会有着很大的开发和应用潜力。
3、磷酸酯型（-OPO3M）
磷酸酯双子表面活性剂的合成方法主要有两种：一是在三乙胺和四氢呋喃存在下，将二元醇与POCl3反应，搅拌下滴加脂肪醇，然后进行水解脱氯，最后用NaOEt/EtOH处理；另一种是把长链的醇磷酸化，生成磷酸单酯，再与季胺碱反应得到磷酸酯季胺盐，然后引入联接基团，酸化。近年来用磷酸或者多聚磷酸做磷酰化剂合成磷酸酯的研究引起了人们的关注。 与用三氯氧磷、三氯化磷或者五氧化二磷做酰化剂的经典工艺相比，这种方法原料稳定性高，毒性低，工艺相对简单。郑帼研究了双子磷酸酯表面活性剂的最佳合成工艺：以P2O5与正癸基低聚二醇为原料合成双子磷酸酯表面活性剂，这种表面活性剂具有优良的稳泡、乳化性能较高，并且合成工艺比较简单，反应条件温和。其中反应温度、投料比n（正癸基缩水甘油醚∶乙二醇）等工艺条件的优化，催化剂的选择等因素是磷酸酯型双子表面活性剂合成的关键问题，还有待于更进一步深入研究。
4、阳离子双子表面活性剂
1991年Menger和Littan合成了3种具有刚性联接基团的双子表面活性剂，其中有一种就是阳离子型，以二溴取代烷烃和长碳链二甲基叔胺反应制得，联接基团为苯环。目前合成的双子阳离子表面活性剂主要是双季铵盐表面活性剂，它们生物降解性好、毒性低。合成阳离子双季铵盐表面活性剂的方法主要有两种：一种是以二溴取代烷烃和单长链烷基二甲基叔胺（烷基为直链烷基）在无水乙醇中加热回流，进行季铵化反应；另一种是以1-溴代长链烷烃和N，N，N′，N′-四甲基烷基二胺在无水乙醇中加热回流，进行季铵化反应。 第一种方法适用于二溴代烷烃非常活泼且易得的情况。但由于二溴代烷烃的价格昂贵，所以多选择第二种方法来合成双季铵盐表面活性剂。溴代长链烷烃和N，N，N′，N′-四甲基烷基二胺以无水乙醇做溶剂，加热回流2~3天，减压蒸馏除去溶剂，重结晶提纯，即可得到产品。 如陈凤生等以N，N-二甲基丙二胺分别与十二酸、十四酸、十六酸和十八酸反应得到酰胺基叔胺，再制成盐酸盐，盐酸盐与环氧氯丙烷在水溶剂中合成了相应的含酰胺基双子离子表面活性剂。采用红外光谱、质谱、元素分析、核磁共振波谱进行了结构表征，并测定了表面化学性能，该含酰胺基双子阳离子表面活性剂具有很强的表面吸附和胶束生成能力。 目前关于阳离子双子表面活性剂的研究报道不多。原因是对此合成机理的理论研究、合成方法及工艺条件研究还不很成熟，有待于更深入研究。
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