双子酯基季铵盐表面活性剂因具有高效、可生物降解等特点而被称为“绿色表面活性剂”。由于其分子具有双离子与双疏水链段等结构特征,双子酯基季铵盐表面活性剂,与传统单链表面活性剂相比,具有更优异的表面活性,能够更高效地对多种材料进行表面性能调控。因为具有上述优势,双子酯基季铵盐被广泛地应用于纺织处理、皮革制造与石油加工等领域。本论文合成了一种新型对称型双子酯基季铵盐表面活性剂丁撑基双(二甲基正十六酸乙酯基)溴化铵(TBDB),并对其合成工艺进行了优化;在此基础上,探究该表面活性剂的基本表面性能以及其在织物整理和金属缓蚀方面的应用性能,具体研究内容如下:1、以产量大、储量高的天然油脂棕榈酸、N,N-二甲基乙醇胺和1,4-二溴丁烷为主要原料,经酰化、醇解、季铵化三步法合成了对称型双子酯基季铵盐表面活性剂TBDB。采用单因素分析法考察了反应温度、溶剂体积、原料配比和反应时间等四个反应因素对季铵化反应工艺的影响;借助红外光谱、核磁共振氢谱以及质谱等表征手段对TBDB进行了结构表征;系统测试了TBDB的表面物化性能。实验结果显示:季铵化反应的最优反应条件为中间体棕榈酸二甲胺基乙醇酯(DAP)与1,4-二溴丁烷的摩尔比为2.05:1,溶剂体积(相对每摩尔DAP)为0.3 L/mol,反应温度为100℃,反应时间为6 h。在此条件下,季铵化反应中DAP组分的转化率可高达94.6%。TBDB的临界胶束浓度为3.09×10-5 mol·L-1,对应的表面张力为38.4 m N/m;TBDB具有良好的热稳定性和泡沫稳定性,以及优异的增溶能力,其对苯的增溶能力达3.91×104mL/mol,显著高于传统单链表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对苯的增溶能力1.87×104 m L/mol。与十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)相比,TBDB具有更好的乳化性能,对不同油相的乳化能力大小排序为松节油>液体石蜡>四氯化碳>煤油>苯。2、以非离子型表面活性剂为乳化剂制备了以TBDB为活性成分的织物整理乳液,以乳液的粒径大小和稳定性为主要评价指标对织物整理乳液的配制工艺进行了优化;对整理后的织物的柔软性、再润湿性等性能进行了系统的评价,并采用SEM对处理前后的织物纤维的外观形貌进行了观察。实验结果显示:在采用的“Tween-20+Tween-60”复配乳化剂比例为Tween-20:Tween-60=1:3,乳化剂含量为70%(owf),制备温度为70℃,时间为2.5 h等条件下,所得乳液的性质稳定,平均粒径大小为~23.69 nm。经TBDB乳液处理后的织物具有良好的再润湿性、抗黄变能力以及更高的热稳定性。TBDB分子可通过物理作用快速吸附于纤维表面,填补其结构上的褶皱,TBDB乳液可用作高效的织物柔软剂,快速赋予织物柔顺的手感。3、将TBDB用作缓蚀剂添加到1.0 M HCl中,采用失重法及电化学方法探究了TBDB复配缓蚀体系在酸性介质中对碳钢(CS)的缓蚀行为;采用SEM/EDS、AFM等表面分析技术对使用缓蚀剂前后CS表面外观形貌进行了比较及分析;采用量子化学方法计算了相关量子化参数,探讨了TBDB与CS之间的相互作用以及TBDB对CS的缓蚀作用的机理。实验结果表明:TBDB作为双子酯基表面活性剂在1.0 M HCl溶液中对CS具有良好的吸附和缓蚀性能,其缓蚀效果优于多种常见的表面活性剂。TBDB与有机盐水杨酸钠(SS)或无机盐NaI进行复配后能够进一步提高缓蚀效果,显示出复配体系组分间的协同效应。TBDB、TBDB/SS和TBDB/NaI体系中的缓蚀组分在CS表面的吸附均符合Langmuir吸附等温式。SEM、AFM、静态接触角等表面测试结果表明:TBDB(复配SS或NaI)可通过化学作用吸附于CS表面形成保护膜,该膜可阻挡酸性介质的进攻从而有效地抑制金属表面酸蚀的发生。量子化学计算结果表明:TBDB分子与CS表面的Fe原子之间可形成配位键,从而使TBDB吸附于CS表面而形成致密的疏水性保护膜,进而有效屏蔽酸性介质对CS的腐蚀作用。