二聚表面活性劑突破傳統(tǒng)表面活性劑的單鏈結構,通過一個間隔鏈將兩個相同或相似的雙親體,以其親水基或靠近親水基的位置連接起來(圖1)。正是因為這種獨特的結構,使二聚表面活性劑具有比傳統(tǒng)表面活性劑更優(yōu)良的物化性質和應用性能。被Ｒｏｓｅｎ譽為新一代表面活性劑的代表。
目前,國內外對于二聚表面活性劑物化性質及其合成方面的研究報道較活躍,而關于其應用方面的報道相對較少。本文在分析二聚表面活性劑物化性質的基礎上,對其潛在的應用前景進行了較詳細的闡述。
1二聚表面活性劑的性質
據(jù)傳統(tǒng)的觀點,如表面活性劑的ＨＬＢ值相同,那么它們應該有相同的臨界膠束濃度(ｃｍｃ)值和Ｃ20值(溶劑的表面張力降低20ｍＮ/ｍ時,溶液中表面活性劑的濃度)。然而,表1所列的數(shù)據(jù)表明,在每個親水基團連接的疏水鏈碳原子數(shù)相等的情況下,二聚表面活性劑的ｃｍｃ值、Ｃ20值要分別比相應的單鏈表面活性劑低1個～2個和2個～3個數(shù)量級。這主要是由于二聚表面活性劑有兩條疏水鏈,使得水分子有序結構的扭曲程度比只有一條疏水鏈的單鏈表面活性劑大,而溶劑結構的扭曲程度是表面活性劑具有表面活性的基礎。因此,在含水的介質中,二聚表面活性劑具有比相應的單鏈表面活性劑更高的表面活性、更低的ｃｍｃ和Ｃ20值。與此同時,二聚表面活性劑分子中又含有兩個親水基團,使得其在水中的溶解度增加,從而進一步提高了表面活性。
二聚表面活性劑另外一個非常獨特的性質是它的水溶液在低濃度時表現(xiàn)出流變性。Ｋｅｒｎ等人研究表明,具有短間隔鏈的二聚表面活性劑的水溶液,在濃度超過ｃｍｃ值時,開始產(chǎn)生線狀膠束,隨著濃度增加,其線狀膠束會逐漸糾纏在一起形成樹狀膠束,從而導致水溶液黏度增加。
2二聚表面活性劑的應用
2.1二聚表面活性劑在常規(guī)領域的應用
由于二聚表面活性劑表面活性的增強,使其在許多表面活性劑傳統(tǒng)應用領域里有卓越的應用性能。
(1)因為具有更高的表面活性,二聚表面活性劑可以用于生產(chǎn)高效
2.2二聚表面活性劑在特殊領域中的應用
2.2.1在生物學上的應用
據(jù)研究表明,季銨鹽型的表面活性劑,包括單鏈表面活性劑和二聚表面活性劑,可以將復雜的蛋白質分子分裂成若干多肽鏈,對細菌的活性產(chǎn)生抑制作用。Ｌｉｅｎ和Ｐｅｒｒｉｎ研究發(fā)現(xiàn),隨著ｃｍｃ值的降低,季銨鹽型表面活性劑的殺菌能力呈直線增加。因此,ＣｓＨ2ｓ-α、ω-[(ＣＨ3)Ｓ2Ｎ+Ｃ10Ｈ21Ｂｒ-]2(記為10-Ｓ-10,2Ｂｒ)型二聚表面活性劑,由于其ｃ
2.2.2在電動色譜中的應用分離
膠束電動色譜法(ＭＥＫＣ)是最近發(fā)展起來的分離技術。該法采用離子型膠束溶液作為洗脫液,通過電泳作用,對吸附于硅膠上的電中性的待分離物進行分離。其分離原理是基于電中性的待分離物在膠束和水之間分布的差異。因此,分離效果的好壞直接取決于離子型表面活性劑的選擇。以前常用的是十二烷基硫酸鈉(ＳＤＳ)。近來,Ｔａｎｂａｋａ等人研究表明,磺酸鹽型二聚表面活性劑具有較低的ｃｍｃ值和Ｋｒａｆｆｔ點,在低濃度下洗脫液黏度較低,有利于分離操作的進行,其分離效果比通常使用的十二烷基硫酸鈉好。
2.2.3在其他方面的應用
一些二聚表面活性劑,如16-Ｓ-16,2Ｂｒ和12-Ｓ-12,2Ｂｒ型表面活性劑,它們的膠束形狀隨著間隔鏈碳原子數(shù)Ｓ的增大而發(fā)生一系列的變化:線狀膠束→球狀膠束→囊泡。這種由合成的表面活性劑形成的囊泡有許多潛在的應用價值。比如,(ａ)作為藥物的傳遞系統(tǒng)用于藥物的捕獲與釋放;(ｂ)作為特殊的反應催化劑;(ｃ)使用在光化學太陽能轉化中。
3最新進展
在人們對環(huán)保這個問題日益敏感的今天,如何使表面活性劑對環(huán)境產(chǎn)生盡量少的影響成為一個急待解決的課題。目前,可通過兩種方式設計新的環(huán)保型表面活性劑。(1)降低表面活性劑的使用量,從而減輕環(huán)境凈化的負擔。如前所述,二聚表面活性劑的表面活性顯著增強可起到減少用量的作用。(2)在表面活性劑的使命完成以后,將其分解成一些更小的部分,協(xié)助廢水的處理。最近,科學家們設計了3種二聚表面活性劑(如圖2所示),這些表面活性劑的不飽和溶液通過臭氧化作用進行分解。
4結束語
二聚表面活性劑是一種具有優(yōu)良的使用性能的新一代表面活性劑,極具商業(yè)開發(fā)價值。如果能夠解決生產(chǎn)成本問題,可以預料,它必將在許多領域取代傳統(tǒng)的單鏈表面活性劑而發(fā)揮重要作用
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