咪唑类表面活性剂是以咪唑环阳离子作为亲水头基,烷基链作为疏水部分而形成的两亲分子,咪唑表面活性剂具有一些不同于其它阳离子表面活性剂的独特聚集行为。由于咪唑表面活性剂具有很好的界面吸附能力、环境友好性和生物相容性,被广泛应用于洗涤、润湿、医药、油气开发等领域。近年来发现其在药物增溶和缓蚀、污水处理、介孔及纳米材料制备等方面也具有广阔的应用前景。咪唑Gemini表面活性剂是一类全新的表面活性剂,它融合了传统Gemini表面活性剂和单碳链咪唑表面活性剂的特性,从而具有更为突出的优点。因而人们对咪唑Gemini表面活性剂的研究兴趣愈来愈高。疏水修饰水溶性聚合物是在传统聚合物链上引入少量疏水基团(摩尔分数大约为2%～5%)构成。由于疏水基团的引入,疏水修饰聚合物兼备传统低分子表面活性剂的界面活性和高分子的体相性能,因而在增黏、微乳液制备、增溶、油田开发和污水处理等方面表现优异,而广泛应用于相关领域。研究其与表面活性剂的相互作用对于此类两亲分子在化妆品和药物及油气开发等领域的应用具有极其重要的理论意义和实用价值。在本文中,我们选择了三种不同类型的咪唑表面活性剂和疏水性不同的聚丙烯酰胺类大分子作为研究对象,研究了它们在气液界面和体相中的相互作用。研究内容主要分为以下几部分：论文的第一部分概述了咪唑类表面活性剂和疏水修饰聚丙烯酰胺的的特性,简单介绍了疏水修饰聚丙烯酰胺在石油开采等领域的应用。概述了研究咪唑类表面活性剂和大分子的重要意义,并综述了咪唑类表面活性剂与大分子相互作用的研究进展等。论文的第二部分主要采用界面扩张流变方法研究了较低频率范围内(0.005-0.1Hz)咪唑表面活性剂([C14-4-C14im]Br2和[Ci4mim]Br)与疏水修饰聚丙烯酰胺(HMPAM)的相互作用,并对比了HMPAM与水解聚丙烯酰胺(HPAM)的异同之处。结果表明,单一咪唑表面活性剂、聚合物和咪唑表面活性剂／聚合物混合体系的扩张模量均随表面活性剂或聚合物浓度增加出现先增大后减小的趋势,但混合体系的扩张模量的最大值高于单一表面活性剂体系,说明咪唑表面活性剂与聚合物在界面上发生了相互作用,从而增强了界面膜的扩张粘性和扩张弹性。另外,在较低聚合物浓度时,[C14-4-C14im]Br2/HMPAM混合体系的扩张模量高于[C14mim]Br/HMPAM者。当表面活性剂浓度较低时,[C14-4-C14im]Br2与HMPAM相互作用力强于[C14-4-C14im]Br2与HPAM者。论文的第三部分采用Langmuir-Blodgett (LB)膜天平测量了[C14imim]Br和[C14]2imBr在纯水及HMPAM和HPAM水溶液亚相表面的π-A等温线,将咪唑表面活性剂在以上亚相表面的单层膜转移到固体基质上,并通过原子力显微镜、接触角和FT-IR对转移的LB膜的形貌和性质进行了表征。结果表明,两种聚合物均可进入界面吸附层与咪唑表面活性剂发生相互作用,而相互作用的强弱与咪唑表面活性剂和聚合物分子结构有关。FT-IR测试结果表明,[C14-4-C14im]Br2在石英表面的聚集体中分子排列的有序性不如[C14]2imBr的规则。论文的第四部分通过交流阻抗谱图、极化曲线和失重法等的测定研究了[C14-4-C14im]Br2和[C14mim]Br对0.1mol·L-1HC1溶液中A3碳钢的缓蚀能力,并采用了量子化学计算的方法从理论上解释两种咪唑表面活性剂对A3碳钢的缓蚀机理,同时,研究了加入HMPAM对咪唑表面活性剂缓蚀能力影响,这对油田开发中的防腐过程具有潜在的应用价值。我们的研究目的是为开发此类两亲分子的应用提供理论基础和数据。结果表明：两种咪唑表面活性剂在O.lmol·L-1HCl溶液中对A3碳钢均具有很好的抗腐蚀性能,缓蚀效率均随表面活性剂浓度的增大而增强。相同表面活性剂浓度时,[C14-4-C14m]Br2的缓蚀效率高于[C14mim]Br者。失重实验结果表明,两种咪唑表面活性剂在A3碳钢表面的吸附曲线均符合langmuir吸附等温式,[C14-4-C14im]Br2在金属表面的吸附以化学吸附为主,而[C14mim]Br在金属表面的吸附以物理吸附为主。量化计算结果表明,两种咪唑表面活性剂分子均显示高反应活性,[C14-4-C14im]Br2的整体反应活性高于[C14mim]Br,表明[C14-4-C14im]Br2与碳钢表面的相互作用和对碳钢表面的保护性能高于[C14mim]Br。另外,失重实验证明加入的HMPAM可以与咪唑表面活性剂通过协同作用保护碳钢表面不被腐蚀。