表面活性劑一詞來自英文Surfactant，它是短語Surface (表面)、Active (活性)、Agent (添加劑)的縮合詞。表面活性劑是一種活躍于表面和界面上，具有極高的降低表(界)面張力能力和效率的物質(zhì)，在一定濃度以上的溶液中形成分子有序組合體，從而具有一系列應(yīng)用功能。表面活性劑擁有良好的分散性、潤濕性、乳化能力、抗靜電性能，已經(jīng)成為包括精細(xì)化工領(lǐng)域在內(nèi)的多個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵材料，在改進(jìn)工藝、降低能耗和提高生產(chǎn)效率等方面有顯著的促進(jìn)作用[2]。隨著社會的發(fā)展以及世界工業(yè)水平的不斷進(jìn)步，表面活性劑的應(yīng)用逐漸從日用化學(xué)品擴(kuò)散到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，如抗菌劑、食品添加劑、新能源領(lǐng)域、污染物治理以及生物制藥等。

       傳統(tǒng)的表面活性劑是由極性的親水基團(tuán)和非極性的疏水基團(tuán)構(gòu)成的具有“兩親性”的化合物，目前，隨著制造業(yè)的精細(xì)化和系統(tǒng)化發(fā)展，生產(chǎn)過程中對表面活性劑性能的要求正在逐漸增加，因此，尋找和開發(fā)具有更高表面性能和具有特殊結(jié)構(gòu)的表面活性劑具有重要的意義。雙子表面活性劑的發(fā)現(xiàn)彌補(bǔ)了上述空白并滿足了工業(yè)生產(chǎn)要求。常見的雙子表面活性劑是一種具有兩個(gè)親水基團(tuán)(一般是離子或者具有親水性的非離子)和兩條疏水烷基鏈的化合物。與傳統(tǒng)的單鏈表面活性劑相比，雙子表面活性劑通過聯(lián)接基(spacer)把兩個(gè)親水基團(tuán)聯(lián)接在一起。簡而言之，雙子表面活性劑的結(jié)構(gòu)可以理解為是將兩個(gè)傳統(tǒng)表面活性劑的親水頭基巧妙地用聯(lián)接基團(tuán)鍵合在一起所形成的。雙子表面活性劑的特殊結(jié)構(gòu)導(dǎo)致它具有較高的表面活性，其主要原因在于：(1) 雙子表面活性劑分子的兩條疏水尾鏈?zhǔn)蛊涫杷饔迷鰪?qiáng)，表面活性劑離開水溶液的趨勢增大；(2) 受到聯(lián)接基團(tuán)的影響，親水頭基之間尤其是離子頭基由于靜電排斥作用而彼此分離的傾向被大幅度削弱；(3) 雙子表面活性劑的特殊結(jié)構(gòu)影響其在水溶液中的聚集體行為，使其具有更復(fù)雜多變的聚集形態(tài)。雙子表面活性劑與傳統(tǒng)的表面活性劑相比，表(界)面活性更高、臨界膠束濃度更低、潤濕性能更好、乳化能力和抗菌能力都更強(qiáng)。因此，雙子表面活性劑的開發(fā)和利用對于表面活性劑的發(fā)展和應(yīng)用具有重要的意義。

       傳統(tǒng)的表面活性劑的“兩親結(jié)構(gòu)”使其具有獨(dú)特的表面性質(zhì)。將傳統(tǒng)的表面活性劑添加到水中，親水頭基傾向于溶于水溶液內(nèi)部，疏水基團(tuán)則會抑制表面活性劑分子在水中的溶解。在這兩種趨勢的綜合作用下，表面活性劑分子在氣-液兩相界面富集，并進(jìn)行有序的排列進(jìn)而降低水的表面張力。與傳統(tǒng)表面活性劑不同，雙子表面活性劑則是通過間隔基將傳統(tǒng)表面活性劑聯(lián)接在一起的“二聚體”，可以更有效地降低水的表面張力和油/水界面張力。此外，雙子表面活性劑還具有較低的臨界膠束濃度，更好的水溶、乳化、泡沫、潤濕和抗菌等性能。

       我國雙子表面活性劑的研究起步較晚。近年來，研究者們致力于新型雙子表面活性劑的研發(fā)及其相關(guān)物理化學(xué)性質(zhì)的研究。同時(shí)，將雙子表面活性劑的應(yīng)用逐漸發(fā)展到滅菌抑菌、食品生產(chǎn)、消泡抑泡、藥物緩釋以及工業(yè)清洗等領(lǐng)域。根據(jù)表面活性劑分子中親水基團(tuán)是否帶電以及所帶電荷類型可以將雙子表面活性劑分為以下幾類：陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性離子型雙子表面活性劑。其中，陽離子型雙子表面活性劑一般是指季銨鹽或銨鹽型雙子表面活性劑，陰離子型雙子表面活性劑多指親水基團(tuán)是磺酸根、磷酸根和羧酸根的雙子表面活性劑，而非離子型雙子表面活性劑大多是聚氧乙烯類雙子表面活性劑。

       雙子表面活性劑的活性：評價(jià)表面活性劑表面活性最簡單直接的方法是測量其水溶液的表面張力。從原理上來看，表面活性劑是通過在表(界)面上的定向排布降低溶液的表面張力。與結(jié)構(gòu)類似的傳統(tǒng)表面活性劑相比，雙子表面活性劑的臨界膠束濃度(CMC)要小兩個(gè)數(shù)量級以上，并且C20值也明顯降低。雙子表面活性劑分子中擁有兩個(gè)親水基團(tuán)，可以幫助其在擁有較長疏水長鏈的同時(shí)保持良好的水溶性。在水/空氣界面上，由于空間位阻效應(yīng)以及分子中同種電荷相斥的影響，傳統(tǒng)表面活性劑的排布較為松散，從而使其降低水表面張力的能力弱化。而雙子表面活性劑的聯(lián)接基團(tuán)以共價(jià)鍵結(jié)合，使兩個(gè)親水基團(tuán)的距離保持在一個(gè)很小的范圍內(nèi)(遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)表面活性劑親水基團(tuán)之間的距離)，從而使雙子表面活性劑在表(界)面上的活性更好。

       雙子表面活性劑的組裝結(jié)構(gòu)：在水溶液中，隨著雙子表面活性劑的濃度增高，其分子在溶液的表面達(dá)到飽和，進(jìn)而迫使其他分子向溶液內(nèi)部遷移從而形成膠束。表面活性劑開始形成膠束時(shí)的濃度稱為臨界膠束濃度(Critical Micelle Concentration，CMC) 。在濃度大于CMC后，與傳統(tǒng)表面活性劑聚集形成球形膠束不同，雙子表面活性劑因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)會產(chǎn)生多種膠束形態(tài)，如線形、雙層結(jié)構(gòu)等。膠束的大小、形狀和水化作用的不同對溶液的相行為和流變學(xué)性質(zhì)有直接影響，也會導(dǎo)致溶液粘彈性發(fā)生變化。

       雙子表面活性劑的抗菌性能：作為有機(jī)抗菌劑的一種，雙子表面活性劑的抗菌機(jī)理主要是其與微生物的細(xì)胞膜表面陰離子相結(jié)合，或者與巰基反應(yīng)，破壞其蛋白質(zhì)和細(xì)胞膜的生產(chǎn)，從而破壞微生物組織以抑制或殺滅微生物。

       兩性雙子表面活性劑的抗菌性能：兩性雙子表面活性劑是指分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)具有陽離子和陰離子，能在水溶液中電離，在某種介質(zhì)條件下表現(xiàn)出陰離子表面活性劑的特性，而在另一種介質(zhì)條件下又表現(xiàn)出陽離子表面活性劑的特性的一類表面活性劑。兩性表面活性劑的抑菌機(jī)理尚無定論，但通常認(rèn)為，其抑菌作用可能與季銨鹽類表面活性劑類似，表面活性劑易被吸附在帶負(fù)電的細(xì)菌表面，干擾細(xì)菌新陳代謝。

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