合理利用各种分子间相互作用来构筑具有特殊应用性能的聚集体是表面活性剂领域重要的研究方向。低聚表面活性剂在多种分子结构要素的协同作用下,经常表现出新颖的自组织行为和聚集结构,然而繁琐的合成和高昂的成本限制了其相关研究与应用。本文利用静电作用构筑了一类低聚表面活性剂,并系统研究其表面活性和体相聚集行为。通过调控离子头基间的距离和疏水基结构等因素,探讨低聚表面活性剂的分子结构与分子几何对其自组织行为的影响,主要研究内容如下:(1)合成了系列具有不同联接链长度的二聚季铵盐bi-N(n)-Br(n=3,6,8)和四聚季铵盐tetra-N(n)-Br(n=3,6,8)。二聚季铵盐bi-N(n)-Br(n=3,6,8)是以二溴代烷和三甲胺为原料直接反应得到。tetra-N(n)-Br(n=3,6,8)的合成分三步,第一步是中间体N,N,N’,N’-四甲基烷基二胺的合成;第二步是系列溴代烷基三甲基溴化铵的合成;第三步是以N,N,N’,N’-四甲基烷基二胺和溴代烷基三甲基溴化铵为原料经过双边季铵化反应得到系列终产物tetra-N(n)-Br(n=3,6,8)。通过1H NMR和元素分析等研究手段表征中间体和终产物,确证了产物的纯度和产物结构的正确性。(2)利用低聚季铵盐(低聚季铵碱)与月桂酸钠(月桂酸)通过静电作用构筑了一类低聚表面活性剂体系,通过表面张力法、荧光探针法研究了其表面活性。结果表明:含有无机盐的四聚表面活性剂体系的cmc是月桂酸钠(cmc为28.8 mmol·L??)的1/5-1/24,而不含无机盐的四聚表面活性剂体系的cmc是月桂酸钠的1/50左右。这是因为低聚季铵离子与月桂酸根离子间相互吸引形成了类似低聚表面活性剂的动态结构,使体系的表面活性有了极大提高;含有无机盐的四聚表面活性剂体系由于表面活性离子与四聚季铵离子结合的同时,它们各自的反离子也结合形成无机盐Na Br,无机反离子的存在一定程度上破坏了表面活性离子与四聚离子的结合,从而使得四聚表面活性剂无盐体系的cmc值较含盐体系的cmc值小,说明不含无机盐的四聚表面活性剂体系具有更好的聚集性;另外,季铵离子头基之间的联接链长度对体系的性能也有重要的影响。(3)通过流变、2D NOESY和冷冻蚀刻电镜技术研究了二聚季铵碱(盐)/ɑ-苯氧基棕榈酸(钠)或ɑ-五氟苯氧基棕榈酸(钠)体系的性能。具有短联接链的二聚季铵碱(盐),通过静电吸引作用,使两个ɑ-苯氧基棕榈酸(钠)或ɑ-五氟苯氧基棕榈酸(钠)分子相互靠近,形成一种类似双子表面活性剂的动态结构。其具有类似柱状的分子几何,导致溶液中蠕虫状胶束的形成。对于不含无机盐的体系,由于二聚季铵离子与表面活性离子之间更为强烈的相互作用,使体系具有更强的粘弹性。氟代基团的存在,降低了形成的蠕虫胶束的尾端能,这使得蠕虫胶束的生长速率更快,但平均长度变短。在上述体系中,枝化胶束的比例远远低于其它的蠕虫胶束体系,可认为是由静电作用构筑的低聚表面活性剂所形成的蠕虫胶束体系的典型特征。研究结果有助于人们更加深刻地认识蠕虫胶束的形成机理。