本发明涉及一种阳离子型Gemini表面活性剂，特别涉及一种阳离子型含氟Gemini表面活性剂。
与传统的表面活性剂的分子结构不同，Gemini表面活性剂分子中至少含有两个亲水基团和两个疏水基团，亲水基间由隔离基团(Spacer)联结起来。从Gemini表面活性剂的分子结构可以知道，该表面活性剂既增强了碳氢链的疏水作用，也通过Spacer调整亲水基团的距离，改变了单元分子的几何形状，使得胶束表面电荷密度、水化程度及胶束形状的变化，使其具有一定的特性。与传统表面活性剂相比，Gemini表面活性剂具有如下特性(1)具有相当低的CMC值；(2)Gemini表面活性剂更易吸附在两相界面上，远比传统表面活性剂高效；(3)Gemini表面活性剂的亲油基团在界面上排列得更紧凑(当2个亲水基团之间的连接基团只有4个碳原子(或更少)时尤为明显)，这就使得其在界面上产生了一层自黏性薄膜。它在气/液界面意味着能有效降低表面张力，形成更稳定的泡沫；在液/液界面意味着可形成稳定的乳状液；在固/液界面意味着更稳定的固体分散；(4)Gemini表面活性剂与其它表面活性剂之间更有可能进行协同作用。对离子型Gemini表面活性剂而言，其离子头基团带有两倍的电荷。使得固体小颗粒能稳定地分散并悬浮在水中，以及和其它类型表面活性剂之间可能存在更强的相互作用(由于一种表面活性剂与其它表面活性剂的协同作用在很大程度上取决于两种表面活性剂的亲水基团间相互作用的强度)。然而，由于现有Gemini表面活性剂的油溶性基团多为碳-氢基团，其表面活性及其它性能尚有不尽如人意之处。因此，研发新型的Gemini表面活性剂成为本发明需要解决的技术问题。
本发明目的在于，提供一种阳离子型含氟Gemini表面活性剂，以此提高现有Gemini表面活性剂的表面活性性能。
由于氟(F)原子具有很强的电负性，因此形成的碳-氟键的键能很高，且氟原子对碳-碳链的屏蔽作用也较氢原子大，从而导致有机氟化合物具备传统有机碳氢化合物所不具备的特殊性能。本发明正是利用一些具有特殊性能的有机氟化合物来“修饰”现有的Gemini表面活性剂，使其具有更高的表面活性及其它性能。
本发明所说的Gemini表面活性剂为具有式(1)所示结构的化合物 式(1)中，R1，R2分别选自C1～C6的烷基中一种；X为Cl，Br或I；m＝1～6；R3为满足通式CnF2n+1CO或CnF2n+1SO2的基团，其中n＝3～8。
制备本发明所说的Gemini表面活性剂的方法包括如下步骤制备反应方程式如下 制备反应方程式中R1，R2，R3，X及m的含义与前文所述相同。
A.将全氟羧酸或全氟磺酸[式(2)所示化合物]和有机胺[式(3)所示化合物]按摩尔比为1∶(1.5～2)置于反应器中，于110℃～120℃回流反应9～12小时得式(4)所示化合物；B.将式(4)所示化合物与Gemini季铵化试剂[式(5)所示化合物，X优选为氯]按摩尔比为1∶(1.5～2)置于反应器中，以乙醚为溶剂，回流反应48小时得目标化合物[式(1)所示化合物]。其中，式(2)所示化合物的制备可参照日本物理化学专利57，923-5(1953)以及美国专利3,475,333；式(3)所示化合物的制备可参照McKay et al.；Can.J.Chem.，34，19561567～1569；式(5)所示化合物的制备可参照Subramaniam，G.；Gilpin，R.K.；Synthesis，12，19921232～1234。
本发明制备的阳离子型含氟Gemini表面活性剂与传统不含氟的Gemini表面活性剂相比，具有更低的临界胶束浓度，达到同样的表面张力需要的表面活性剂的量更少，并且具有更好的分散性、泡沫稳定性、渗透性及润湿性。
下面通过实施例对本发明作进一步的说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围实施例1表面活性剂(I)的合成 1、全氟磺酰胺的合成在三口瓶中加入100ml甲苯和0.01mol全氟辛磺酸[式(2)所示化合物，其中R3＝CnF2n+1SO2，n＝8]，然后缓慢滴加0.02mol的胺[式(3)所示化合物，其中m＝2，R1、R2均为CH3]110℃～120℃下回流反应12小时。反应结束后，蒸干甲苯，得到粗产物，粗产物重结晶，得到全氟磺酰胺。
2、Gemini表面活性剂的合成在三口瓶中加入前面制备的0.01mol全氟磺酰胺(由步骤1制得)和50ml乙醚，然后加入0.02mol 4，4’-二氯甲基联苯，回流反应48小时，得到的白色固体即为表面活性剂产品。
1、全氟磺酰胺的合成在三口瓶中加入100ml甲苯和0.01mol全氟辛磺酸[式(2)所示化合物，其中R3＝CnF2n+1SO2，n＝6]，然后缓慢滴加0.02mol的胺[式(3)所示化合物，其中m＝4，R1、R2均为-C2H5]，110℃～120℃下回流反应12小时。反应结束后，蒸干甲苯，得到粗产物，粗产物重结晶，得到全氟磺酰胺。
2、Gemini表面活性剂的合成在三口瓶中加入由步骤1制得的0.01mol全氟磺酰胺和50ml乙醚，然后加入0.02mol 4，4’-二氯甲基联苯，回流反应48小时，得到的白色固体即为表面活性剂产品。
由于质谱中只出现正离子部分，正离子部分分子量为1232，又由于含有两个正电荷，所以在质谱中出现分子离子峰M/Z＝616。
实施例3表面活性剂(III)的合成 1、全氟辛酰胺的合成在三口瓶中加入100ml甲苯和0.01mol全氟辛酸[式(2)所示化合物，其中R3＝CnF2n+1CO，n＝7]，然后缓慢滴加0.02mol的胺[式(3)所示化合物，其中m＝4，R1、R2均为-CH3]，110℃～120℃下回流反应12小时。反应结束后，蒸干甲苯，得到粗产物，粗产物重结晶，得到全氟辛酰胺。
2、Gemini表面活性剂的合成在三口瓶中加入前面制备的0.01mol全氟辛酰胺和50ml乙醚，然后加入0.02mol 4，4’-二溴甲基联苯，回流反应48小时，得到的白色固体即为表面活性剂产品。
由于质谱中只出现正离子部分，正离子部分分子量为1204，又由于含有两个正电荷，所以在质谱中出现分子离子峰M/Z＝602。
实施例4本发明设计并制备的含氟Gemini表面活性剂[以表面活性剂(I)为例]和现有不含氟Gemini表面活性剂[现有不含氟Gemini表面活性剂的结构式(6)所示，]的表面活性性能对比，对比结果见表1
对比1n＝12对比2n＝14对比3n＝16表1 各表面活性剂的表面活性数据25℃
1.一种Gemini表面活性剂，其为具有式(1)所示结构的化合物 式(1)中，R1，R2分别选自C1～C6的烷基中一种；X为Cl，Br或I；m＝1～6；R3为满足通式CnF2n+1CO或CnF2n+1SO2的基团，其中n＝3～8。
2.如权利要求1所述的Gemini表面活性剂，其特征在于，R1，R2分别选自C1～C3的烷基中一种。
3.如权利要求1或2所述的Gemini表面活性剂，其特征在于，其中X为Cl或Br。
4.如权利要求3所述的Gemini表面活性剂，其特征在于，所说的Gemini表面活性剂为表面活性剂(I)、表面活性剂(II)或表面活性剂(III)。
本发明涉及一种阳离子型含氟Gemini表面活性剂，其为具有式(1)所示结构的化合物，式(1)中，R
发明者王利民, 刘博 , 田禾 申请人:华东理工大学, 中国科学院上海有机化学研究所
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