由脂肪酸通过非共价键组装而成的生物基表面活性剂作为绿色发泡剂：对泡沫性能及界面/整体特性的研究

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Noncovalently Assembled Biobased Surfactants from Fatty Acids as Green Foaming Agents: Insights into Foam Performance and Interfacial/Bulk Properties

生物基伪 Gemini 表面活性剂通过聚醚胺与脂肪酸非共价组装，研究其发泡性能与稳定性发现：短/长链亲脂基阻碍发泡，链长适中时因形成大胶束聚集体增强稳定性（pC20=1.95，Gmin=19.52 kJ/mol）。发泡机制涉及球形胶束促进吸附（t*=0.12s）与蠕虫形/囊泡结构抑制脱附的竞争，最终泡沫灭火性能与氟化剂相当。

　　

由于含氟发泡剂对环境造成的影响，传统的泡沫灭火剂面临越来越多的限制，这促使全球范围内寻找更环保的替代品。基于生物的伪-Gemini表面活性剂通过脂肪酸的非共价相互作用制备而成，成为可持续泡沫生成的有希望的候选材料。在本研究中，使用聚醚胺和不同链长的脂肪酸合成了一系列环保型伪-Gemini表面活性剂。通过¹H NMR和FTIR对结构进行了验证，确认了这些物质具有两亲性结构。系统地研究了这些表面活性剂的发泡能力和稳定性，并分析了从宏观和界面性质角度得出的泡沫性能差异。结果表明，过短或过长的疏水尾部都会阻碍泡沫的形成，而泡沫稳定性与尾部长度呈正相关，这是因为较长的尾部会形成大的聚集体，从而阻塞泡沫的稳定边界并抑制排水。此外，具有较长液膜寿命的伪-Gemini表面活性剂表现出更好的泡沫稳定性。其中，伪-Gemini D230-C12C14表现出优异的吸附效率（pC₂₀ = 1.95）和最高的界面热力学稳定性（G_min = 19.52 kJ/mol）。剪切变稀行为、动态光散射（DLS）数据和冷冻透射电子显微镜（cryo-TEM）结果显示不同伪-Gemini表面活性剂具有不同的胶束结构。结合动态光散射（DST）数据可以阐明其发泡机制：球形胶束有助于快速的单体交换和扩散控制的吸附过程，从而促进泡沫的形成；而蠕虫状胶束和囊泡则表现出更紧密的分子堆积，显著减缓单体脱附，导致更高的值和较低的发泡效率。此外，灭火测试表明，基于伪-Gemini表面活性剂的泡沫具有与含氟泡沫相当的灭火性能。