驱油用表面活性剂分子设计是大幅度提高石油采收率研究的前沿,而其关键问题是表面活性剂分子结构与性能的关系。该问题的深入研究可为新型、高效、无储层伤害驱油用表面活性剂的开发提供重要的理论依据。　　 本论文选择近年来研究较广的Gemini表面活性剂为研究对象,合成了四类高纯度、结构明确的Gemini表面活性剂。合成中采用了酰化、酯化、Fries重排、催化氢化还原、磺化以及中和等反应。反应终产物以1HNMR、IR、MS、元素分析等手段进行结构鉴定。　　 以合成的四类Gemini表面活性剂作为模型化合物系统的研究了疏水链和联接基团的长度、结构对界面吸附和界面张力的影响。测定了合成的Gemini表面活性剂在纯水和一定离子强度水溶液中的表面张力。通过表面张力随浓度变化的γ-logC曲线获得了各Gemini表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)、临界胶束浓度时的表面张力(γcmc)、饱和吸附量(Γmax)、降低表面张力的效率(pC20)等物化参数。结果表明:(1)芳香结构的存在使分子离子头骨架存在刚性,同时由于两个离子头间存在电斥力,进一步加强了这一刚性。当以短的联接基为间隔基时,分子在界面层趋于一种“平铺”的分子构象,这导致分子随其中间联接基长度的增加而改变其在界面的排布。(2)两性Gemini表面活性剂的离子头间存在电性吸引力,因而具有较低的CHIC和更高的表面活性。　　 利用Langmuir槽法研究了含聚氧乙烯醚中间链的两性Gemini表面活性剂C8E4NC12、阳离子Gemini表面活性剂C12NE3NC12和阴离子Gemini表面活性剂C8E4C8在空气-水表面和癸烷-水界面上的扩张性质,考察了浓度对3种Gemini表面活性剂溶液表、界面扩张性质的影响。结果表明,由于分子间存在库仑引力,两性Gemini分子表现出较高的扩张弹性和粘性,且界面扩张性质类似于表面。对于有相同电荷的Gemini分子,C12NE3NC12和C8E4C8的界面扩张弹性和粘性远低于表面,可能是由于油分子的插入使得分子中的长链烷基向油相伸展,削弱分子疏水基之间的相互作用。同时,提出了这3种Gemini分子在界面排布的示意图,并利用弛豫过程的特征参数进行了验证。　　 以气流法测定了部分Gemini表面活性剂溶液的泡沫性能,并考察了结构、温度及盐浓度对泡沫性质的影响。结果表明:(1)随烷基链长的增加,泡沫稳定性升高。(2)当中间联接基增加到一定长度(C8C6C8和C8E8C8)时,泡沫半衰期迅速下降,即泡沫稳定性下降。(3)随着体系所处环境温度的升高,表面活性剂溶液的起泡能力增加,但泡沫稳定性下降。(4)随着盐浓度的增加泡沫稳定性急剧降低。　　 采用荧光光谱法从微观角度研究了部分Gemini表面活性剂在水溶液中的聚集性能,探讨了联接基长度对胶团微极性的影响。