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表面活性剂能够在溶液中形成胶束、囊泡、液晶等多种聚集结构，在一些领域中，表面活性剂的聚集结构需要在外界条件控制下发生改变。而传统表面活性剂难以满足这种要求。因此，研究能够对环境中的刺激发生响应的新型表面活性剂成为近年来表面活性剂研究的一个新的方向。
本文根据表面活性剂结构与性能之间的关系，设计并合成了两类新型环境刺激响应型表面活性剂，并用表面张力法、荧光光谱法、流变学法等对其基本性能和环境刺激响应性能进行了研究。同时还研究了所合成的羧酸类两性双子表面活性剂与阳离子双子表面活性剂12-2-12混合体系的协同增粘作用以及对环境刺激的响应性能。研究内容分为以下三个部分：
1.合成了羧酸类甜菜碱型两性双子表面活性剂N，N’-二甲基-N，N’-二羧甲基-N.N’-二烷基乙二铵(CnAb；n表示疏水尾基的碳原子个数)，用表面张力法、荧光光谱法、流变学法等对其基本性能及对环境中的pH值、Cu2+的刺激响应能进行了研究。基本性能研究表明：CnAb具有良好的表面活性和较低的临界胶束浓度。随着n值的增大，CnAb的表面活性增加，CMC降低，且在n＜14时，IogCMC的降低与n值的增加呈线性关系；CnAb具有独特的吸附特性，CsAb和C10Ab易于在表面吸附，C12Ab和C14Ab容易发生聚集形成胶束或沉淀等聚集体；CnAb溶液的粘度也与n值的大小有密切关系。n值过小，CnAb易溶于水形成球形胶束溶液，n值过大则易形成沉淀，只有n=10的溶液在高浓度时具有增粘性能，且其增粘性能随温度的升高而降低，当温度高于60℃时，C10Ab已丧失增粘性能。环境刺激响应性能研究表明：CnAb可对环境中的pH值及Cu2+发生响应，CnAb通过头基中的羧基与环境中H+的相互作用实现对环境中pH值的响应，表现为随着pH值的降低，CMC值升高；CnAb通过头基中的羧基与Cu2+发生配位作用实现对Cu2+的刺激响应，表现为CnAb表面张力曲线出现两个平台区。在酸性环境中由于羧基发生质子化，Cu2+不再与CnAb发生配位作用，表面张力曲线中的平台区变为一个。
2.合成了含聚氧乙烯头基的阳离子双子表面活性剂N，N’-二甲基-N，N’-二甲基聚氧乙烯基-N，N’-二烷基溴化乙二铵(PnMA：n表示PEO的链节数)，用表面张力法、荧光光谱法、流变学法等对它们的基本性能及对环境中的温度刺激响应进行了研究。基本性能研究表明：在阳离子双子表面活性剂头基中引入PEO链段后，PnMA的表面活性增大，且表面活性随n值的增加而略有增加。pC20随PEO链段单元数的增加而线性降低：PnMA的界面吸附性增强，且界面吸附性能随着n值的增加而逐渐降低；PEO链段的引入使PnMA不具有增粘性能，这是由于PEO链段的引入使PnMA的溶解性增强，使其在高浓度时只能形成球形胶束。环境刺激响应性能研究表明：PnMA在表面活性方面具有一定的温度响应性，随着温度的升高，PnMA的表面活性逐渐增强；在增粘性能方面PnMA不具有温度刺激响应性能。同时对PnMA与正庚烷乳液稳定性研究表明，乳液具有明显的温度响应性，当温度升高到70℃时，乳液在1h内完全破乳。
3.研究了CnAb对阳离子双子表面活性剂12-2-12的协同增粘作用及其混合体系对环境中的温度、pH值、盐等刺激的响应。协同增粘作用研究表明：CnAb能够与12-2-12发生协同增粘作用，且协同作用随着n值的增大而减弱，其协同方式是通过增强12-2-12线性胶束之间的相互作用，使形成的空间网状结构更加密集。环境刺激响应性能研究表明：CnAb能够升高12-2-12刺激响应温度；C10Ab、C12Ab与12-2-12组成的混合体系能够在pH值在0.5-1.6时对环境中的pH值发生明显响应，表现为随着pH值的降低体系粘度急剧下降；当体系c(NaCl)＜30mmol·L-1时，C8Ab、C10Ab与12-2-12组成的混合体系的粘度随着盐浓度的增大而迅速降低，C12Ab、C14Ab与12-2-12组成的混合体系的粘度随着盐浓度的增大先升高后迅速降低。
该论文的研究为解决表面活性剂在应用中聚集结构的调控提供一个思路，所合成的表面活性剂有望应用于药物的可控释放、化学分离、三次采油等领域。