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表面活性剂是由亲水头基和疏水尾基两部分构成的两亲化合物。在众多表面活性剂中，超长链两性表面活性剂集疏水长链、正负电荷于同一分子中，因此容易在很低的浓度下即自组装形成蠕虫状胶束，宏观上表现出粘弹性，在日用化工、油气开采、流体减阻等方面表现出应用潜力。目前对粘弹性两性表面活性剂的研究多集中在疏水尾链长度和性质对表面活性剂溶液性能影响的研究上，鲜见对亲水头基研究的报道。本文以疏水尾链为含有一个不饱和双键的两性芥酸酰胺甜菜碱表面活性剂为研究对象，研究不同亲水头基对其水溶性、表面活性及其流变学性能的影响。
以不饱和C22链脂肪酸芥酸(UC22FA)为原料，与N,N-二甲基-1，3-丙二胺(DMPDA)经过酰胺化缩合反应，制得叔胺中间体芥酸酰胺基丙基二甲基叔胺(UC22AMPM);叔胺中间体再与3-氯-2-羟基丙磺酸钠、1，3-丙烷磺化内酯和氯乙酸钠等季铵化试剂分别反应，制得了三种疏水尾基相同、亲水头基不同的芥酸酰胺甜菜碱表面活性剂:芥酸酰胺基羟磺酸甜菜碱(EHSB)、芥酸酰胺基磺酸甜菜碱(EDAS)和芥酸酰胺基羧酸甜菜碱(EDAB)。通过傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)、高分辨质谱（ESI-HRMS）对产品结构进行了表征，用高效液相色谱(HPLC)对其纯度进行了分析。针对EHSB和EDAB中含有不易除去的反应副产物NaCl，用氯离子选择电极法对其中的NaCl含量进行了测定，并用透析法去除了其中NaCl的，以便更加准确的对其性能进行测试。在此基础上，进一步研究了亲水头基对表面活性剂水溶性、表面活性及流变性能的影响，发现:
(1)三种不同亲水头基表面活性剂的水溶性为:EDAS＜EHSB＜EDAB。相对磺酸甜菜碱，羧酸型甜菜碱具有最好的水溶性;头基中羟基的引入可以明显改善磺酸型甜菜碱的水溶性。
(2)随着头基亲水性的增加，表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)呈现略微增加的趋势，仅由5.02×10-3mM增加到5.98×10-3mM，对应的平衡表面张力γCMC也均在35mN·m-1左右;羟基的引入使得表面活性剂EHSB分子具有最大的界面面积和最好的表面活性剂效力。
(3)三种表面活性剂的堆积参数(P)均非常接近形成蠕虫状胶束的参数范围，且形成胶束的临界交叠浓度（C*）很接近，集中在0.75mM左右，其对应的标度指数(scaling index)也均在2.95左右，说明不同亲水头基对表面活性剂的增粘能力影响很小;相比之下，羟磺基甜菜碱EHSB具有最小的P和最大的C*，说明头基中羟基的引入对表面活性剂的增粘能力会有一定程度的削弱。