4碳氟链结构的双子表面活性剂

通常研究较多的双子表面活性剂是结构最简单的,为联结基团连接两个头基和烷基链均相等的结构。而对于联结基团连接两个头基和烷基链不同的双子表面活性剂的研究较少,特别是含碳氟链的双子表面活性剂的研究报道则更少。最近ＲｅｉｋｏＯｄａ等合成并研究了含碳氟链的双子表面活性剂,并且和相应的含碳氢链的双子表面活性剂进行了比较。通常碳氟链比碳氢链的疏水性更强,所以含有碳氟链的高疏水性的低聚(双子)表面活性剂具有更低的ｃｍｃ值和更高的表面活性。这种含碳氟链的双子表面活性剂溶液中体相和其聚集体间的交换速度较慢。在聚集体形态上,含碳氟链的双子表面活性剂并不只是简单的表面疏水性强,它们能聚集生成不同的结构,其中包括非常稳定的单层和多层囊泡结构,这种结构在单链的普通表面活性剂中未曾发现过。碳氢链和碳氟链杂化(联结基团连接一头为碳氢链结构,一头为碳氟链结构)的双子表面活性剂同时具有两种结构(碳氢链双子表面活性剂和碳氟链双子表面活性剂)表面活性剂的特性。

多种研究手段均表明Ｃ4Ｆ9Ｎ+(ＣＨ3)2-Ｃ2Ｈ4-Ｃ4Ｆ9Ｎ+(ＣＨ3)2,2Ｂｒ-(Ｃ4-2-Ｃ4)溶液浓度在高于ｃｍｃ时不形成胶束,ｃｒｙｏ-ＴＥＭ显示,溶液中大部分为单层球状囊泡,它在室温下就很容易形成直径为15ｎｍ～200ｎｍ的非常稳定的囊泡,加热至70℃仍能稳定存在。Ｃ4Ｆ9Ｎ+(ＣＨ3)2-Ｃ2Ｈ4-Ｎ+(ＣＨ3)2Ｃ12Ｈ25(Ｃ4-2-12)结构的双子表面活性剂同时具有Ｃ4-2-Ｃ4和12-2-12的性质,在稍大于ｃｍｃ的浓度下,溶液是澄清透明的,随着浓度的增大,溶液仍澄清,但黏度明显地增大,ｃｒｙｏ-ＴＥＭ观察该溶液发现,溶液中是单层囊泡和棒状胶束共存,浓度增大,溶液中多分散的单层囊泡和长线状胶束共存,并有悬浮的带状和双层结构。加热后溶液黏度增大,证明其聚集体由双层向线状胶束转变。

Ｃ4-2-Ｃ4和12-2-12两种双子表面活性剂混合,其电导率～浓度曲线有两个转折点,表明溶液中形成两种聚集体,并且两个转折点所对应的浓度值分别和Ｃ4-2-Ｃ4与12-2-12的ｃｍｃ值相近,这说明两种表面活性剂聚集体是完全相分离的。宏观的相分离结果也证实了这一点,溶液分离出的上层和下层分别和单独的12-2-12和Ｃ4-2-Ｃ4溶液相似。上层相是澄清透明的,随着浓度的增加黏度变大,加热黏度变小,40ｍｍｏｌ·Ｌ-1该溶液中是缠绕的线状胶束,和12-2-12溶液非常相似。而其下层相是不透明的,并且不受温度的影响,40ｍｍｏｌ·Ｌ-1该溶液中含有大量单层囊泡(直径从50ｎｍ到500ｎｍ)和多层囊泡,这和单独的Ｃ4-2-Ｃ4溶液一样。12-2-12/Ｃ4-2-12和Ｃ4-2-Ｃ4/Ｃ4-2-12体系会产生许多中间形态的结构,从而产生一些特殊的表观性质。当具有不同排列常数的几种表面活性剂溶液混合时,会产生不同的聚集中间体。Ｃ4-2-Ｃ4、12-2-12和Ｃ4-2-12这些具有不同曲率胶束体系的混合,会导致产生曲率更小的聚集体。在几种混合体系中聚集体变形产生加长的,枝状的环形胶束,这不但可以直接由胶束变为双层结构,而且胶束聚集数也会变小。这些结构的变化不能简单的用排列常数来解释,对相关的分子结构和聚取集体的形态研究有待进一步探讨。