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表面活性剂因其优异的表面活性而被广泛应用于许多行业,如石油开采,日用品工业以及纺织业等。传统的表面活性剂油水分离困难,而且在使用之后被排放到环境中,这就造成了一定程度的环境破坏以及资源的浪费。本文合成了具有新结构的CO2/N2开关型Gemini阳离子表面活性剂。所合成的开关型表面活性剂能够在使用之后轻易的被分离出来或者丧失表面活性,轻松地实现油水分离。而且在使用的过程中不会造成环境的污染,不会向体系中引入其他杂质。本文以乙二胺、葵酰氯、月桂酰氯、肉豆蔻酰氯、N,N-二甲基-3-氯丙胺等为原料,通过各中间产物的合成,最终制备了两类四种CO2/N2开关型表面活性剂,脒基类N,N’-双烷基乙二胺二乙脒(CnEA n=10,12,14)以及叔胺类N,N’-二(N,N-二甲基丙胺)-N,N’-双十二烷基乙二胺(C12MAEd),并与CO2反应制备了相对应的碳酸氢盐表面活性剂。采用单因素法优化了二乙脒的最佳反应时间以及最佳反应温度,利用正交实验确定了 N,N’-二(N,N-二甲基丙胺)-N,N’-双十二烷基乙二胺的最佳合成条件。并采用红外光谱以及核磁氢谱对中间产物以及终产物的结构进行了表征。本文对合成的四种表面活性剂做了一系列的性能表征。结果表明:合成的三种脒基类表面活性剂的Krafft点都较低,表现出了良好的水溶性;表面活性剂C10EAB,C12EAB,C14EAB 和 C12MAEd 的临界胶束浓度分别为 2.37×10-4mol/L、1.68×10-4mol/L,1.25×10-4mol/L 和 3.76×10-4mol/L,C10EAB,C12EAB,C14EAB 的γcmc 由 28.8mN/m 减小到 24.9mN/m,C14EAB 的γcmc 略有增大为 26.4mN/m,C12MAEd 的γcmc27.8mN/m,均低于传统阳离子十二烷基(N,N,N-三甲基)溴化铵、阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠,表现出较好的表面活性;四种表面活性剂的其他表面活性参数pC20、Γma×和Amin表明这两类表面活性剂在气液界面的吸附能力强,降低表面张力的效率高;泡沫性能测试表明C10EAB,C12EAB,C14EAB和C12MAEd四种表面活性剂都具有很好的发泡能力以及泡沫稳定性;乳化实验显示脒基类表面活性剂对液体石蜡具有较好的乳化效果。通过测定四种表面活性剂在通入CO2/N2前后表面张力、电导率、Zeta电位以及起泡体积的变化验证其开关的可逆性,结果表明四种表面活性剂在循环通入CO2和N2之后呈现出表面张力先减小后增大,电导率先增大后减小,Zeta电位的绝对值先变大再变小,起泡体积先变大再变小的规律。证实了合成的四种表面活性剂对CO2/N2的开关性以及可逆性。探讨了合成的两种CO2/N2开关型表面活性剂在物理化学性能方面以及在CO2/N2开关性能方面的对比,结果显示脒基类CO2/N2开关型表面活性剂的表面性能要优于叔胺类CO2/N2开关型表面活性剂;而叔胺类CO2/N2开关型表面活性剂的可逆效率要比脒基类CO2/N2开关型表面活性剂的可逆效率高。