利用Langmuir槽法研究了含聚氧乙烯醚鏈中間鏈的兩性Gemini表面活性劑C8E4NC12、陽(yáng)離子Gemini表面活性劑C12NE3NC12和陰離子Gemini表面活性劑C8E4C8在空氣/水表面和癸烷/水界面上的擴張性質(zhì)，考察濃度對3種Gemini表面活性劑溶液表、界面擴張性質(zhì)的影響。結果表明，由于分子間存在庫侖引力，兩性Gemini分子表現出較高的擴張彈性和粘性，且界面擴張性質(zhì)類(lèi)似于表面。對于有相同電荷Gemini分子，C8E4C8分子中的剛性苯環(huán)導致其疏水長(cháng)鏈在表面上的取向不同于C12NE3NC12分子，兩者表現出不同的表面擴張性質(zhì)；而油分子能改變同電荷Gemini分子中長(cháng)鏈烷基的取向，造成其界面擴張彈性和粘性遠低于表面。提出了不同電性Gemini分子在界面排布的示意圖，并利用弛豫過(guò)程的特征參數進(jìn)行了驗證。

Gemini表面活性劑是具有雙親水雙親油特殊結構的一類(lèi)表面活性劑，因其結構的特殊性和分子結構設計的多樣性，使其在性質(zhì)和應用方面有別于其他表面活性劑，具有表面活性更高，臨界膠束濃度（cmc）更低等特點(diǎn)。

界面擴張流變通過(guò)對平衡界面實(shí)施規律性或突然的擾動(dòng)，獲得界面吸附膜的動(dòng)態(tài)信息。研究界面擴張性質(zhì)有助于弄清發(fā)生在界面膜內和附近的主要弛豫過(guò)程，加深對界面膜微觀(guān)性質(zhì)的認識。針對不同的頻率范圍，界面擴張粘彈研究可以采用Langmuir槽、懸掛滴振蕩技術(shù)等。

目前對Gemini表面活性劑在溶液和界面的性質(zhì)和應用研究很多，但對Gemini表面活性劑溶液擴張粘彈的研究相對較少。主要工作如下：Wu等用Langmuir槽法在低頻（0.005-0.1 Hz）研究相濃度、溫度和電解質(zhì)對1,2-乙基~二甲基十二烷基溴化銨（C12C2C12·2Br）表面擴張粘彈影響，同時(shí)研究對比了C12C2C12·2Br與凝膠、十二烷基三甲基溴化銨（DTAB）與凝膠的表面聚集行為。隨表面活性劑濃度增加，界面上的凝膠逐漸被C12C2C12·2Br和DTAB取代，C12C2C12·2Br與凝膠的相互作用強于DTAB.Zhang等利用Langmuir槽法在低頻（0.005-0.1 Hz）研究了表面活性組分（硬酯醇和十八烯酸）和不對稱(chēng)陰離子Gemini表面活性劑C12CO2Na-p-C9SO3Na油水界面擴張性質(zhì)，發(fā)現表面活性組分的濃度是影響混合吸附層擴張性質(zhì)的重要因素。用同樣方法研究了C12CO2Na-p-C9SO3Na與部分水解的聚丙烯酰胺（HPAM）在癸烷/水界面的擴張粘彈性質(zhì)，并考察電解質(zhì)對C12CO2Na-p-C9SO3Na和HPAM擴張粘彈性質(zhì)的影響。Acharya等利用氣泡振蕩法研究了2,3-雙十二烷基~1,2,3,4-丁基~四羧酸鈉鹽（GS）的界面擴張流變行為。對分子中同時(shí)含有陰離子和陽(yáng)離子親水基的Gemini表面活性劑擴張流變的研究尚有待開(kāi)拓，對不同電性Gemini表面活性劑的擴張性質(zhì)也有待研究。

本文以合成的類(lèi)似結構、不同電性Gemini表面活性劑C8E4NC12、C12NE3NC12與C8E4C8為模型化合物，利用Langmuir槽法研究其在空氣/水表面和癸烷/水界面上的擴張粘彈性質(zhì)，深入地考察表面活性劑分子的特殊結構對界面吸附膜性質(zhì)的影響。

1實(shí)驗部分

1.1實(shí)驗樣品及試劑

含聚氧乙烯醚中間鏈的Gemini表面活性劑C8E4NC12、C12NE3NC12與C8E4C8,均為本實(shí)驗室自制，合成路線(xiàn)、分子結構式及簡(jiǎn)稱(chēng)如圖1所示，相關(guān)的表面性質(zhì)列于表1.從表1中可以看出，兩性C8E4NC12分子的極限分子面積（Amin）較低，分子在空氣/水表面排列緊密。同時(shí)與一般兩性表面活性劑的物理化學(xué)性質(zhì)類(lèi)似，C8E4NC12有較低的臨界膠束濃度（cmc）和臨界膠束濃度時(shí)的表面張力（γcmc）。正癸烷（C10H22），北京市興津化工廠(chǎng)，化學(xué)純；實(shí)驗用水為經(jīng)重蒸后的去離子水，電阻率≥18 MΩ·cm.

表1 C8E4NC12、C12NE3NC12與C8E4C8的表面性質(zhì)

1.2實(shí)驗方法

實(shí)驗采用上海中晨數字技術(shù)設備有限公司JMP2000A界面膨脹流變測定儀測定。正癸烷作為油相，水相為用二次蒸餾去離子水配制的不同濃度表面活性劑溶液，具體實(shí)驗方法見(jiàn)文獻.恒溫（30℃）條件下，進(jìn)行不同工作頻率（0.005-0.1 Hz）的擴張粘彈性實(shí)驗。擴張粘性的數據全部取絕對值。