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探索表面活性剂两亲分子自组织机理及应用是人们一直感兴趣的课题，Gemini表面活性剂是由两个亲水基、两条疏水链和一条联接链构成，与传统的表面活性剂相比，Gemini表面活性剂分子结构在两个亲水头基类型、两条疏水链结构及联接链结构上可以进行多样的变化，因而可以对两亲分子的自组织结构进行灵活的调控，其具有很多优良性质，合成和性质研究已成为热点。本论文主要工作和结果如下：1.共合成了14种Gemini表面活性剂，具体如下:(1)以丙三醇、1,4-二溴-2-丁烯和1,4-二溴-2-丁醇为原料，通过一系列反应分别生成12-3(OH)-12、12-4(OH)2-12及12-4(OH)-12三种联接链含羟基季铵盐Gemini表面活性剂。(2)以N, N, N, N-四甲基乙二胺、1,6-二溴己烷和1,12-二溴十二烷为原料，分别经过两次季铵化反应，生成12-2-m(m=8,10,14,16)、12-6-m(m=8,10,14,16)和12-12-m(m=10,14,16)三个系列共11种疏水链不对称季铵盐Gemini表面活性剂。以上所有产物都经红外光谱、氢核磁共振谱、元素分析进行结构表征。2.研究了12-3-12和12-3(OH)-12在水体系中气/液界面的吸附行为。实验结果表明，12-3(OH)-12的胶团生成能力、降低水表面张力的能力和效率均大于12-3-12；同时比较了12-3-12、12-3(OH)-12和12-4-12、12-4(OH)-12及12-4(OH)2-12的流变行为，发现联接链上含羟基的Gemini表面活性剂在相对浓度较低时可以形成蠕虫状胶束，而且随羟基数目增加，其溶液的粘弹性更明显，这主要是由于联接链上羟基的存在引起的分子间氢键的作用的结果。3.考察了m-6-m型Gemini表面活性剂和其对应的单体表面活性剂CmTABr在气/液界面的吸附行为。结果发现，m-6-m的表面活性明显高于CmTABr。通过热力学计算，证实了Gemini表明活性剂烷基尾链间存在很强的疏水相互作用；同时研究了疏水链的不对称性对12-6-m胶束化过程的影响，由于胶束化过程主要是依靠长烷基尾链的疏水作用来驱动的，尾链较短的碳原子数增加对该过程的贡献相对较小，所以对称结构的Gemini表面活性剂比不对称结构的Gemini对聚集和吸附的促进作用更大。此外还研究了12-s-m (s=2,12)的界面吸附和体相聚集行为，发现12-12-m (m=10,14,16)的表面张力曲线出现两个转折点，这是因为表面活性剂在界面吸附饱和前，体相中的聚集就已经开始，吸附与聚集相竞争，反映了表面活性剂分子间强烈的相互作用。