利用Langmuir槽法研究了含聚氧乙烯醚鏈中間鏈的兩性Gemini表麵活性劑C8E4NC12、陽離子Gemini表麵活性劑C12NE3NC12和陰離子Gemini表麵活性劑C8E4C8在空氣/水表麵和癸烷/水界麵上的擴張性質，考察濃度對3種Gemini表麵活性劑溶液表、界麵擴張性質的影響。結果表明，由於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，且界麵擴張性質類似於表麵。對於有相同電荷Gemini分子，C8E4C8分子中的剛性苯環導致其疏水長鏈在表麵上的取向不同於C12NE3NC12分子，兩者表現出不同的表麵擴張性質；而油分子能改變同電荷Gemini分子中長鏈烷基的取向，造成其界麵擴張彈性和粘性遠低於表麵。提出了不同電性Gemini分子在界麵排布的示意圖，並利用弛豫過程的特征參數進行了驗證。

Gemini表麵活性劑是具有雙親水雙親油特殊結構的一類表麵活性劑，因其結構的特殊性和分子結構設計的多樣性，使其在性質和應用方麵有別於其他表麵活性劑，具有表麵活性更高，臨界膠束濃度（cmc）更低等特點。

界麵擴張流變通過對平衡界麵實施規律性或突然的擾動，獲得界麵吸附膜的動態信息。研究界麵擴張性質有助於弄清發生在界麵膜內和附近的主要弛豫過程，加深對界麵膜微觀性質的認識。針對不同的頻率範圍，界麵擴張粘彈研究可以采用Langmuir槽、懸掛滴振蕩技術等。

目前對Gemini表麵活性劑在溶液和界麵的性質和應用研究很多，但對Gemini表麵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、溫度和電解質對1,2-乙基~二甲基十二烷基溴化銨（C12C2C12·2Br）表麵擴張粘彈影響，同時研究對比了C12C2C12·2Br與凝膠、十二烷基三甲基溴化銨（DTAB）與凝膠的表麵聚集行為。隨表麵活性劑濃度增加，界麵上的凝膠逐漸被C12C2C12·2Br和DTAB取代，C12C2C12·2Br與凝膠的相互作用強於DTAB.Zhang等利用Langmuir槽法在低頻（0.005-0.1 Hz）研究了表麵活性組分（硬酯醇和十八烯酸）和不對稱陰離子Gemini表麵活性劑C12CO2Na-p-C9SO3Na油水界麵擴張性質，發現表麵活性組分的濃度是影響混合吸附層擴張性質的重要因素。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/水界麵的擴張粘彈性質，並考察電解質對C12CO2Na-p-C9SO3Na和HPAM擴張粘彈性質的影響。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）的界麵擴張流變行為。對分子中同時含有陰離子和陽離子親水基的Gemini表麵活性劑擴張流變的研究尚有待開拓，對不同電性Gemini表麵活性劑的擴張性質也有待研究。

本文以合成的類似結構、不同電性Gemini表麵活性劑C8E4NC12、C12NE3NC12與C8E4C8為模型化合物，利用Langmuir槽法研究其在空氣/水表麵和癸烷/水界麵上的擴張粘彈性質，深入地考察表麵活性劑分子的特殊結構對界麵吸附膜性質的影響。

1實驗部分

1.1實驗樣品及試劑

含聚氧乙烯醚中間鏈的Gemini表麵活性劑C8E4NC12、C12NE3NC12與C8E4C8,均為本實驗室自製，合成路線、分子結構式及簡稱如圖1所示，相關的表麵性質列於表1.從表1中可以看出，兩性C8E4NC12分子的極限分子麵積（Amin）較低，分子在空氣/水表麵排列緊密。同時與一般兩性表麵活性劑的物理化學性質類似，C8E4NC12有較低的臨界膠束濃度（cmc）和臨界膠束濃度時的表麵張力（γcmc）。正癸烷（C10H22），北京市興津化工廠，化學純；實驗用水為經重蒸後的去離子水，電阻率≥18 MΩ·cm.

表1 C8E4NC12、C12NE3NC12與C8E4C8的表麵性質

1.2實驗方法

實驗采用上海中晨數字技術設備有限公司JMP2000A界麵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製的不同濃度表麵活性劑溶液，具體實驗方法見文獻.恒溫（30℃）條件下，進行不同工作頻率（0.005-0.1 Hz）的擴張粘彈性實驗。擴張粘性的數據全部取絕對值。