利用Langmuir槽法研究了含聚氧乙烯醚链中间链的两性Gemini表面活性剂C8E4NC12、阳离子Gemini表面活性剂C12NE3NC12和阴离子Gemini表面活性剂C8E4C8在空气/水表面和癸烷/水界面上的扩张性质，考察浓度对3种Gemini表面活性剂溶液表、界面扩张性质的影响。结果表明，由于分子间存在库仑引力，两性Gemini分子表现出较高的扩张弹性和粘性，且界面扩张性质类似于表面。对于有相同电荷Gemini分子，C8E4C8分子中的刚性苯环导致其疏水长链在表面上的取向不同于C12NE3NC12分子，两者表现出不同的表面扩张性质；而油分子能改变同电荷Gemini分子中长链烷基的取向，造成其界面扩张弹性和粘性远低于表面。提出了不同电性Gemini分子在界面排布的示意图，并利用弛豫过程的特征参数进行了验证。

Gemini表面活性剂是具有双亲水双亲油特殊结构的一类表面活性剂，因其结构的特殊性和分子结构设计的多样性，使其在性质和应用方面有别于其他表面活性剂，具有表面活性更高，临界胶束浓度（cmc）更低等特点。

界面扩张流变通过对平衡界面实施规律性或突然的扰动，获得界面吸附膜的动态信息。研究界面扩张性质有助于弄清发生在界面膜内和附近的主要弛豫过程，加深对界面膜微观性质的认识。针对不同的频率范围，界面扩张粘弹研究可以采用Langmuir槽、悬挂滴振荡技术等。

目前对Gemini表面活性剂在溶液和界面的性质和应用研究很多，但对Gemini表面活性剂溶液扩张粘弹的研究相对较少。主要工作如下：Wu等用Langmuir槽法在低频（0.005-0.1 Hz）研究相浓度、温度和电解质对1,2-乙基~二甲基十二烷基溴化铵（C12C2C12·2Br）表面扩张粘弹影响，同时研究对比了C12C2C12·2Br与凝胶、十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）与凝胶的表面聚集行为。随表面活性剂浓度增加，界面上的凝胶逐渐被C12C2C12·2Br和DTAB取代，C12C2C12·2Br与凝胶的相互作用强于DTAB.Zhang等利用Langmuir槽法在低频（0.005-0.1 Hz）研究了表面活性组分（硬酯醇和十八烯酸）和不对称阴离子Gemini表面活性剂C12CO2Na-p-C9SO3Na油水界面扩张性质，发现表面活性组分的浓度是影响混合吸附层扩张性质的重要因素。用同样方法研究了C12CO2Na-p-C9SO3Na与部分水解的聚丙烯酰胺（HPAM）在癸烷/水界面的扩张粘弹性质，并考察电解质对C12CO2Na-p-C9SO3Na和HPAM扩张粘弹性质的影响。Acharya等利用气泡振荡法研究了2,3-双十二烷基~1,2,3,4-丁基~四羧酸钠盐（GS）的界面扩张流变行为。对分子中同时含有阴离子和阳离子亲水基的Gemini表面活性剂扩张流变的研究尚有待开拓，对不同电性Gemini表面活性剂的扩张性质也有待研究。

本文以合成的类似结构、不同电性Gemini表面活性剂C8E4NC12、C12NE3NC12与C8E4C8为模型化合物，利用Langmuir槽法研究其在空气/水表面和癸烷/水界面上的扩张粘弹性质，深入地考察表面活性剂分子的特殊结构对界面吸附膜性质的影响。

1实验部分

1.1实验样品及试剂

含聚氧乙烯醚中间链的Gemini表面活性剂C8E4NC12、C12NE3NC12与C8E4C8,均为本实验室自制，合成路线、分子结构式及简称如图1所示，相关的表面性质列于表1.从表1中可以看出，两性C8E4NC12分子的极限分子面积（Amin）较低，分子在空气/水表面排列紧密。同时与一般两性表面活性剂的物理化学性质类似，C8E4NC12有较低的临界胶束浓度（cmc）和临界胶束浓度时的表面张力（γcmc）。正癸烷（C10H22），北京市兴津化工厂，化学纯；实验用水为经重蒸后的去离子水，电阻率≥18 MΩ·cm.

表1 C8E4NC12、C12NE3NC12与C8E4C8的表面性质

1.2实验方法

实验采用上海中晨数字技术设备有限公司JMP2000A界面膨胀流变测定仪测定。正癸烷作为油相，水相为用二次蒸馏去离子水配制的不同浓度表面活性剂溶液，具体实验方法见文献.恒温（30℃）条件下，进行不同工作频率（0.005-0.1 Hz）的扩张粘弹性实验。扩张粘性的数据全部取绝对值。