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煤炭燃烧带来的空气质量问题日益严重,因此要实现煤炭的清洁高效利用。水煤浆燃烧稳定,污染排放少以及水煤浆技术的不断提高和成本的下降,水煤浆的研究倍受关注。煤粉的疏水性,使其不易被水润湿,难以与水密切的结合,而表面活性剂可以降低煤水界面张力,制成性态均一的高浓度水煤浆,选择合适的表面活性剂是提高水煤浆性能的关键。本文从分子设计的角度出发,尝试合成了三种不同结构类型的两性表面活性剂,研究了三类表面活性剂的自身性能及在水煤浆上的应用性能。本文首先以联苯二氯苄分别与不同链长的叔胺（8,16）反应后用氯磺酸进行磺化反应得到第一类联结基相同烷基链长不同的Gemini两性表面活性剂Cn-B-Cn。以三乙醇胺,二氯亚砜,N,N-二甲基苄胺,N,N-二甲基十二烷基叔胺为主要原料合成了第二类多苯环型及多长链型多头基两性表面活性剂TBS、TTS。运用类似的合成方法,以柠檬酸、不同链长的烷基长链叔胺（12,16）,氯磺酸为主要原料成功制备了第三类易于生物降解的柠檬酸酯型两性表面活性剂CTSAC及CSSAC。借助红外光谱FT-IR,核磁共振氢谱1H NMR对6种表面活性剂进行了分子结构表征,使用表面张力仪测定了三类表面活性剂的表面张力,以及表面活性剂乳化性能和泡沫性能的测定。借助接触角测量仪及Zeta电位仪测定了表面活性剂改性前后煤水界面的接触角及Zeta电位变化。通过XPS、TOC对表面活性剂在煤粒表面的吸附情况进行了研究,将6种表面活性剂单独同榆林煤制浆及与萘系复配后制浆,通过粘度计测定了制浆后水煤浆黏度变化,成浆浓度及流变特性。通过稳定性分析仪测定了改性及复配改性前后水煤浆浆体稳定性。结果表明:经第一类两性表面活性剂C8-B-C8,C16-B-C16改性后煤水界面接触角可由原煤的74.98°分别降至33°,25.42°,煤粒的Zeta电位绝对值由21.8 mV分别提高至30.31 mV,33.03 mV。25℃下在煤粒表面的等温吸附量分别为3.8 mg/g及3.89 mg/g,单独成浆后浆体呈剪切变稀趋势,C16-B-C16与萘系复配后最大成浆浓度提至70.5%,Cn-B-Cn改性浆体较原煤或萘系单独成浆的稳定性极大提高。第二类多苯环型,多支链型两性表面活性剂自身的性能较优,TTS水溶液在其临界胶束浓度时对应的表面张力为31 mN/m,25℃时TBS、TTS在煤粒表面的饱和吸附量分别为3.39 mg/g,4.07 mg/g,吸附符合Langmuir单分子层吸附,热力学方面不同温度下△G的值都小于0,△S=0.658,动力学方面符合准二级动力学模型。将TTS改性后的煤样制浆,单独成浆浓度可达64%以上,与萘系复配后成浆浓度高达72%,浆体浓度达70%时,浆体表观黏度为740 mPa·s。第三类两性表面活性剂CTSAC,CSSAC表面化学性能表面张力在其临界胶束浓度时分别为34.81 mN/m,35.26 mN/m,煤粒经CTSAC、CSSAC改性后单独制得的浆体均属于假塑性流体,浆体符合Herschel-Bulkley模型。选择CSSAC与萘系最佳用量各为0.4%时复配制浆后最大成浆浓度为67.2%,62%的改性水煤浆静置7 d后,CSSAC的析水率最低为2.24%,稳定性等级1级,流动性为A。