第6章_两性表面活性剂综述
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两性表面活性剂
17.09.2019
表面活性剂化学
21
6.3.3 硫酸酯甜菜碱的合成
CH 3 R N+ (C H2)n O S O3
CH 3
N=2-3
17.09.2019
表面活性剂化学
22
1 叔胺 + 氯醇
引入羟基 再硫酸酯化
CH 3
HSO3Cl，2NaOH
R N +Cl(CH2)nOH
CH 3
CH 3
R N+ (C H2)n O S O3
17.09.2019
表面活性剂化学
14
6.3 两性表面活性剂的合成
6.3.1 羧酸甜菜碱的合成
17.09.2019
表面活性剂化学
15
1 氯乙酸钠法
叔胺 + 氯乙酸钠
17.09.2019
表面活性剂化学
16
2 卤代烷和氨基酸钠 3 卤代烷和氨基酸酯 4 α-溴代脂肪酸与叔胺 5 烷基氯甲基醚与氨基酸 6 不饱和羧酸与叔胺
17.09.2019
表面活性剂化学
28
3 高级脂肪胺 + 氯乙酸钠 R - NH2 + ClCH2COONa
NaOH R – N+H – CH2 – COO - Na
17.09.2019
表面活性剂化学
29
6.4 两性表面活性剂的应用
6.4.1 洗涤剂及香波组分 6.4.2 杀菌剂 6.4.3 纤维柔软剂 6.4.4 缩绒剂 6.4.5 抗静电剂
17.09.2019
表面活性剂化学
35
5 “八重美白” 的诱惑
最近有的电视广告在不停地播出几分钟就能让人 看到肤色神奇变白的产品：
第6章两性表面活性剂
当十二胺与丙烯酸甲酯的比例为1:2时, 当十二胺与丙烯酸甲酯的比例为1:2时, 则可得到二羧酸.
二,甜菜碱型两性离子表面活性剂
甜菜碱型两性离子表面活性剂是指甜 菜碱中的甲基被长链烷基取代后的产物, 即:
式中R C12~18.这类化合物是由季铵盐型 式中R为C12~18.这类化合物是由季铵盐型 阳离子部分和羧酸盐型阴离子部分构成的.
二,分类 按阴离子部分的亲水基类型分类:羧酸 盐型,磺酸盐型,硫酸酯盐型,磷酸 酯盐型 按整体化学结构分类:甜菜碱型,咪唑 啉型,氨基酸型,氧化胺型.
按酸性基和碱性基分类
等电点区
等电点:又称等电区或等电带,在静电场中, 由于电荷作用,阴离子形式存在的两性表 面活性剂离子将向阳极移动,以阳离子形 式存在的离子将向阴极移动.在一个狭窄 的PH值范围内,两性表面活性剂以内盐的 PH值范围内,两性表面活性剂以内盐的 形式存在,此时将该表面活性剂的溶液放 在静电场中时,溶液中的双离子将不向任 何方向移动,即分子内的静电荷为零.此 时溶液的PH值被称为该表面活性剂的等电 时溶液的PH值被称为该表面活性剂的等电 点.
第6章 两性离子表面活性剂
第一节 两性离子型表面活性剂概述 国外:两性表面活性剂开发较晚,1937 年美国专利率先开始了这类表面活性剂的 报道,1940年开发出甜菜碱型两性表面 活性剂.1977年美国大概有20多种两性 表面活性剂列入商品生产并投放市场.
国内:我国是在20世纪70年代开始对其的 研究和生产的,品种很少,主要是甜菜碱 型,氨基酸型和咪唑啉型.到2002年我国 两性表面活性剂只有5000吨/年,占表面 活性剂总量的0.5%.我国的两性表面活性 剂的应用和研究仍处于起步状态.
1.洗涤剂及香波组分:安全性好,毒 1.洗涤剂及香波组分:安全性好,毒 性低,对皮肤和眼睛的刺激性小可 用于婴儿用品中. 2.杀菌性:可用于外科手术,医疗器 2.杀菌性:可用于外科手术,医疗器 械等的消毒.
第6章_两性表面活性剂
氯乙酸钠
2019/10/24
表面活性剂化学
19
6.3.6 氨基酸型的合成
1 高级脂肪胺 + 丙烯酸甲酯 R - NH2 + CH2=CHCOOCH3 R – N+H – CH2CH2 – COOCH3 NaOH R – N+H – CH2CH2 – COO – Na
2019/10/24
表面活性剂化学
2019/10/24
表面活性剂化学
3
6.1.1 两性表面活性剂的特性
1 具有等电点（pI） 2 可以和所有其他类型的表面活性剂复配 3 毒性低、对皮肤眼睛刺激性小 4 耐水硬性和耐高浓度电解质性 5 良好的生物降解性
2019/10/24
表面活性剂化学
4
6.1.2 两性表面活性剂的分类
6.1.2.1 按阴离子部分的亲水基团分类 羧酸盐型 磺酸盐型 硫酸酯盐型 磷酸酯盐型
7
2 临界胶束浓度与pH的关系
阳离子 pH变大，cmc减小 阴离子
3 pH对表面活性剂溶解度和发泡性的影响
4 pH对基质上的吸附量及杀菌性的影响
pH
pI
5 甜菜碱型表面活性剂CMC与碳链长度的关系
碳链越长，表面活性越高，cmc越小
6去污力 烷基链为12-16个碳原子去污效果最佳。
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表面活性剂化学
8
6.3 两性表面活性剂的合成
6.3.1 羧酸甜菜碱的合成
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表面活性剂化学
9
1 氯乙酸钠法
2019/10/24
表面活性剂化学
10
2 卤代烷和氨基酸钠 3 卤代烷和氨基酸酯 4 α-溴代脂肪酸与叔胺 5 烷基氯甲基醚与氨基酸
第6章 两性表面活性剂 ppt课件
• 大部分两性表面活性剂的等电点在2～9之间 • 阴离子和阳离子基团的种类、数量及位置不同，它们的等
电点也有很大差别
R 等电点pH值
表6-1 N-烷基-β-氨基丙酸的等电区（pH值） R-NHCH2CH2COOH
C12～C14的混合物
纯C12
2～4.5
6.6～7.2
纯C18 6.8～7.5
ppt课件
第6章 两性表面活性剂
6.1 两性表面活性剂概述 6.2 两性表面活性剂的性质 6.3 两性表面活性剂的合成 6.4 两性表面活性剂的应用
ppt课件
1
• 两性表面活性剂开发较晚。上世纪四十年代中期。1950年 以后，各国才逐渐重视两性表面活性剂的研究和开发工作
• 我国在二十世纪七十年代前后开始对两性表面活性剂进行 研究和生产
H RNHCH2CH2COO
OH pH＞4
H RNHCH2CH2COOH
OH pH≈ 4
RNH2CH2CH2COOH pH＜4
- 在pH值大于4的介质，呈现阴离子表面活性剂的特征 - 在pH值小于4的介质，呈示阳离子表面活性剂的特征 - 而在pH值为4左右的介质中，活性剂以内盐的形式存在
ppt课件
11
ppt课件
2
6.1 两性表面活性剂概述
• 定义：广义上讲，是指在分子结构中，同时具有阴离子、 阳离子和非离子中的两种或两种以上离子性质的表面活 性剂
- 同时含有阴离子和阳离子亲水基团 - 同时具有阴离子和非离子亲水基团
R-NH-CH2-COOH
CH3 R N CH2COO
CH3
R O CH2 CH2O nSO3-Na+ R O CH2 CH2O n CH2COO-Na+
两性表面活性剂_一_两性表面活性剂概述
在高 于克 拉夫 特 点的 温 度条 件 下使 用 才能 发挥 效 用[ 6] 。表 3 列出一些典型两性表面活性剂的克拉夫特 点。
表 3 一些两性表面活性剂的克拉夫特点
两性表面活性剂
KP
CH 3
C16H33 N Ý CH2COO ß
17
CH 3
O
CH3
C15H31C NHCH2CH 2CH2N Ý CH2CO O ß
子型式, 即阳离子型, 两性离子型和阴离 子型之间转 则显示出另外两种不同的离子变换特征, 例如对羧基
换, 这是含弱碱性 N 原子的两性表面活性剂的显著特 甜菜碱而言:
CH3 R N+ COOHCl-
CH3
CH 3
HCl R N+ CH2CO O- NaOH R N + CH2COO- N a+
CH3
在外界电场, 以阴离子形式存在的两性表面活性 界提供质子来抑制负电荷中心的解离, 使正负电荷中
剂会向阳极迁移, 以阳离子形式存在的两性表面活性 心达到平衡; 反之亦然。除了正、负电荷中心的强度是
剂则将向阴极迁移, 而以内盐形式存在的两性表面活 性剂在外界电场中不会向两极迁移, 此条件下的溶液 的 pH 值就被称作两性表面活性剂的等电点( pl) 。由
OH
参考文献:
[ 1] 方云. 两性表面活性剂的进展[ A] . 93. 日用 化工学术 研讨会文 集
[ C] . 无锡: 1993.
[ 2] 方云. 两性表面活性剂的开发和应用[A] . 化工部工业表面活性 剂
信息中心, 工业表面活性剂技术经济文集( 2) [ C ] . 大连: 大连出 版
社, 1996. 96- 106.
CH3
两性表面活性剂综述
两性表面活性剂概述摘要：两性表面活性剂是整个表面活性剂家族中的一个重要组成部分。
从结构上来说，是指分子中同时具有两种或以上离子性质的表面活性剂。
从性质上来说，是分子具有阳离子亲水基团、又同时具有阴离子亲水基团的表面活性剂。
与其他表面活性剂比较,具有很多独特的优点,如:①对皮肤及眼睛的低刺激性;②在较宽pH范围内具有良好的表面活性;③对硬水稳定性良好,能耐酸碱和各种金属离子;④与其他表面活性剂复配,有良好的协同效应,与很多染料助剂可以同浴处理;⑤具有优良的柔软和抗静电作用,各类纤维和织物经其处理后,手感柔软,穿着舒适;⑥匀染性好,对很多纤维,特别是羊毛纤维染色时,可作为优异的匀染剂;⑦具有良好的去污泡和乳化作用;⑧除可作纤维润湿和洗涤剂外,还对纤维有保护作用;⑨生物降解性能好,无毒性,污染少。
本文对两性表面活性剂的类型进行划分，概述其基本的合成方法的路线；探讨各种两性表面活性剂的应用性能；对两性表面活性剂的发展和在油品中的使用进行了动态分析。
关键词：两性；表面活性剂；合成方法；性能指标；油品应用1 两性表面活性剂的基本分类目前文献上常按两性表面活性剂的亲水/亲油性质、分子结构、正电荷中心或负电荷中心类型等等方法进行分类。
本文按照两性表面活性剂分子结构中的亲水基团特征,对其进行综合分类,见表1。
2典型两性表面活性剂的合成方法、路线和性能指标2.1咪唑啉类两性表面活性剂2.1.1 有机硼系咪唑啉表面活性剂先由脂肪酸和羟乙基乙二胺形成中间体(HEAI),再和硼酸进行酯化应。
反应式如下此种表面活性剂在有机溶剂中无明确的cmc ，表面张力约26 mN/m~27 mN/m,泡沫表1 两性表面活性剂的综合分类很小。
2.1.2磺酸盐型用HEAI和溴乙基磺酸钠反应得到目的产物[3]:该表面活性剂的cmc为3·0×10-3mol/L,表面张力28·3 mN/m,泡沫中等(135 mm)。
第6章--(新)两性表面活性剂
征，发泡快，泡沫丰富而且松大，溶解度迅速增加
• 当介质的pH值小于4，即低于等电点时，呈现阳离子表面活性剂的特 征，泡沫量和溶解度也较高
6.2.4 在基质上的吸附量及杀菌性 与pH值的关系
• 在pH值低于等电点的溶液中，显示阳离子表面活性剂的特 征，在羊毛和毛发上的吸附量大，亲合力强，杀菌力也比 较强
N H 2R
N-烷基-β-氨基丙酸
N-烷基-α-亚氨基羧酸
R2
4. 氧化胺型 R1 N+ O-
R3
6.2 两性表面活性剂的性质
6.2.1 两性表面活性剂的等电点 6.2.2 临界胶束浓度与pH值的关系 6.2.3 pH值对表面活性剂溶解度和发泡性的影响 6.2.4 在基质上的吸附量及杀菌性与pH值的关系 6.2.5 甜菜碱型两性表面活性剂的临界胶束浓度与碳
2
• 两性表面活性剂的等电点可以反映该活性剂正、负电荷中 心的相对解离强度
- 若pI＜7.0，表明负电荷中心解离强度大于正电荷中心解离强度 - 若pI＞7.0，表明正电荷中心离解强度较大
• 实例：β-N-烷基氨基羧酸型两性表面活性剂在酸性和碱 性介质中呈现如下的电离平衡：
H
H
R N H C H 2 C H 2 C O O
咪唑啉型
R-NH-CH2CH2COOH
R-N+(CH3)2-CH2COO¯
H2 C N CH2 R C N (CH2)3COO
CH2CH2OH
R-NHCH2CH2CH2SO3Na
R-N+(CH3)2-CH2CH2CH2SO3¯
H2 C
N RC
CH2 N+ CH2CH2OH (CH2)3SO3-
3. 硫酸酯盐型：－OSO3M
• 当介质的pH值小于4，即低于等电点时，呈现阳离子表面活性剂的特 征，泡沫量和溶解度也较高
6.2.4 在基质上的吸附量及杀菌性 与pH值的关系
• 在pH值低于等电点的溶液中，显示阳离子表面活性剂的特 征，在羊毛和毛发上的吸附量大，亲合力强，杀菌力也比 较强
N H 2R
N-烷基-β-氨基丙酸
N-烷基-α-亚氨基羧酸
R2
4. 氧化胺型 R1 N+ O-
R3
6.2 两性表面活性剂的性质
6.2.1 两性表面活性剂的等电点 6.2.2 临界胶束浓度与pH值的关系 6.2.3 pH值对表面活性剂溶解度和发泡性的影响 6.2.4 在基质上的吸附量及杀菌性与pH值的关系 6.2.5 甜菜碱型两性表面活性剂的临界胶束浓度与碳
2
• 两性表面活性剂的等电点可以反映该活性剂正、负电荷中 心的相对解离强度
- 若pI＜7.0，表明负电荷中心解离强度大于正电荷中心解离强度 - 若pI＞7.0，表明正电荷中心离解强度较大
• 实例：β-N-烷基氨基羧酸型两性表面活性剂在酸性和碱 性介质中呈现如下的电离平衡：
H
H
R N H C H 2 C H 2 C O O
咪唑啉型
R-NH-CH2CH2COOH
R-N+(CH3)2-CH2COO¯
H2 C N CH2 R C N (CH2)3COO
CH2CH2OH
R-NHCH2CH2CH2SO3Na
R-N+(CH3)2-CH2CH2CH2SO3¯
H2 C
N RC
CH2 N+ CH2CH2OH (CH2)3SO3-
3. 硫酸酯盐型：－OSO3M
第6章_两性表面活性剂
叔胺 + 氯乙基磺酸 盐
2019/7/24
表面活性剂化学
12
叔胺
+ NaHSO4 + 环氧氯丙
2019/7/24
表面活性剂化学
13
叔胺 + 磺酸环内酯
2019/7/24
表面活性剂化学
14
叔胺 + 氯代丙烯 + NaHSO4
2019/7/24
表面活性剂化学
15
6.3.3 硫酸酯甜菜碱的合成
CH 3 R N + ( C H 2)n O S O 3
7
2 临界胶束浓度与pH的关系
阳离子 pH变大，cmc减小 阴离子
3 pH对表面活性剂溶解度和发泡性的影响
4 pH对基质上的吸附量及杀菌性的影响
pH
pI
5 甜菜碱型表面活性剂CMC与碳链长度的关系
碳链越长，表面活性越高，cmc越小
6去污力 烷基链为12-16个碳原子去污效果最佳。
2019/7/24
R - NH2 + CH2=CHCN
R – N+H – CH2CH2 – CN
NaOH
R – N+H – CH2CH2 – COO – Na
2019/7/24
表面活性剂化学
21
3 高级脂肪胺 + 氯乙酸钠 R - NH2 + ClCH2COONa
R – N+H – CH2 – COO - Na
2019/7/24
CH 3
N=2-3
2019/7/24
表面活性剂化学
16
1 叔胺 + 氯醇
引入羟基 再硫酸酯化
CH3
HSO3Cl，2NaOH
第6章 两性表面活性剂
阴或阳离子表面活性剂因盐析作用，使其溶解度降低， 阴或阳离子表面活性剂因盐析作用，使其溶解度降低，Krafft 温度点升高； 温度点升高； 非离子表面活性剂，影响不明显，溶解度略有降低， 非离子表面活性剂，影响不明显，溶解度略有降低，Krafft温 温 度点略有升高； 度点略有升高； 两性表面活性剂，溶解度提高， 温度点降低。 两性表面活性剂，溶解度提高，Krafft温度点降低。 温度点降低
R
o
_N OCH H
C N
C
2
R
C N CH2CH2OH
. Cl
_
RC O
N
CH2
+ ClCH2 CH2 CH2CH2OH
H2N CH2
N R C N CH2 CH2CH2OH CH2 + ClCH2COONa
HOCH2CH2
N R HOCH2CH2 C + N
CH2 CH2
_ CH2COO
6.3.6 氨基酸型
pH ~ 4 ~
ClCH2COONa + H2O
CH3
o
CH3 ClCH2COONa + C12H25 N CH3
50~150
C
5~10 h
C12H25
+ N CH3
CH2COO + NaCl
易溶于水，具有优良的去污、柔软、抗静电、 易溶于水，具有优良的去污、柔软、抗静电、起泡和润湿 性能。对皮肤刺激性小，手感好、易生物降解、毒性低， 性能。对皮肤刺激性小，手感好、易生物降解、毒性低， 有良好的抗硬水性和对金属的缓蚀性。 有良好的抗硬水性和对金属的缓蚀性。 配制洗发香波、泡沫浴、儿童沐浴露等。 配制洗发香波、泡沫浴、儿童沐浴露等。
R
o
_N OCH H
C N
C
2
R
C N CH2CH2OH
. Cl
_
RC O
N
CH2
+ ClCH2 CH2 CH2CH2OH
H2N CH2
N R C N CH2 CH2CH2OH CH2 + ClCH2COONa
HOCH2CH2
N R HOCH2CH2 C + N
CH2 CH2
_ CH2COO
6.3.6 氨基酸型
pH ~ 4 ~
ClCH2COONa + H2O
CH3
o
CH3 ClCH2COONa + C12H25 N CH3
50~150
C
5~10 h
C12H25
+ N CH3
CH2COO + NaCl
易溶于水，具有优良的去污、柔软、抗静电、 易溶于水，具有优良的去污、柔软、抗静电、起泡和润湿 性能。对皮肤刺激性小，手感好、易生物降解、毒性低， 性能。对皮肤刺激性小，手感好、易生物降解、毒性低， 有良好的抗硬水性和对金属的缓蚀性。 有良好的抗硬水性和对金属的缓蚀性。 配制洗发香波、泡沫浴、儿童沐浴露等。 配制洗发香波、泡沫浴、儿童沐浴露等。
第6章_两性表面活性剂
表面活性剂化学
19
6.3.6 氨基酸型的合成
1 高级脂肪胺 + 丙烯酸甲酯 R - NH2 + CH2=CHCOOCH3 R – N+H – CH2CH2 – COOCH3 NaOH R – N+H – CH2CH2 – COO – Na
2020/1/29
表面活性剂化学
20
2 高级脂肪胺 + 丙烯腈
第六章 两性表面活性剂
2020/1离子型
1 阴离子型表面活性剂 2 阳离子型表面活性剂
3 两性表面活性剂
非离子型
2020/1/29
表面活性剂化学
2
6.1 两性表面活性剂概述
两性表面活性剂，是指由阴离子和阳离子所组成的表面活性 剂。就结构来讲，在亲水基一端既有阳离子也有阴离子。
CH 3
N=2-3
2020/1/29
表面活性剂化学
16
1 叔胺 + 氯醇
引入羟基 再硫酸酯化
CH3
HSO3Cl，2NaOH
R N +Cl(CH2)nOH
CH3
CH 3
R N + ( C H 2)n O S O 3
CH 3
2020/1/29
表面活性剂化学
17
2 卤代烷 + 羟基叔胺
引入羟基 再硫酸酯化
24
C1 2H2 5
CH2Cl
SO3 酯化
C1 2H2 5
CH3 + N C H2C H2 OH
CH 3
CH3 CH2 N+ CH2CH2OSO3
CH3
2020/1/29
表面活性剂化学
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6.3.4 咪唑啉型的合成
表面活性剂化学第六章 两性表面活性剂
2.临界胶束浓度和pH值的关系 一般表面活性剂的临界胶束浓度随着溶液pH的增加而
增大。
3. pH值对表面活性剂溶解度和发泡性的影响
图6-1；图6-2
4.在基质上的吸附量及杀菌性与pH的关系 5.甜菜碱性两性表面活性剂的CMC与碳链长度的关系
6.两性表面活性剂的溶解度和Krafft温度点 7.结构对钙皂分散力的影响 8.去污力
P140 为了合成烷基链中带有酰胺基或醚基的羧酸甜 菜碱，首先应先合成含有酰胺基和醚基的叔胺，再 进一步与氯乙酸钠反应。
2.氯代烷和氨基酸钠反应合成羧酸甜菜碱 3.α-溴代脂肪酸与叔胺反应合成羧酸甜菜碱 4.长链烷基氯甲基醚与叔胺基乙酸反应合成羧酸甜菜 碱 5.不饱和羧酸与叔胺合成羧酸甜菜碱
6.4两性表面活性剂的应用
6.3 两性表面活性剂的合成
1.羧酸甜菜碱型两性表面活性剂的合成
天然甜菜碱主要存在于甜菜中，为三甲胺乙酸内
酯。根据甜菜碱表面活性剂中阴离子的不同，该类
表面活性剂可分为羧酸甜菜碱、磺酸甜菜碱和硫酸
酯甜菜碱等。最重要的是十二烷基甜菜碱。
1.氯乙酸钠法合成羧酸甜菜碱 氯乙酸钠和叔胺进行反应制备羧基甜菜碱。
CH2 CH2OH
(3) 氨基酸型
RCHCOO
RNH2
CH2CH2COO
NH2 R N-烷基-a-亚氨基羧酸
N-烷基-B-氨基丙酸
（4）氧化胺型
R2 R1 N R3 O
6.2两性表面活性剂的性质
1.两性表面活性剂的等电点
氨基酸的等电点：
等电点（isoelectric point, pI）：在某一pH环 境中，氨基酸解离成阳性离子及阴性离子的趋势相 等，所带净电荷为零，在电场中不泳动。此时，氨 基酸所处环境的pH值称为该种氨基酸的等电点(pI)。 侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点是它的 pK’1和pK’2的算术平均值：pI = (pK’1 + pK’2 )/2
两性表面活性剂精品PPT课件
1 高级脂肪胺 + 丙烯酸甲酯 R - NH2 + CH2=CHCOOCH3 NaOH R – N+H – CH2CH2 – COO – Na
2021/1/8
表面活性剂化学
27
2 高级脂肪胺 + 丙烯腈 R - NH2 + CH2=CHCN
NaOH R – N+H – CH2CH2 – COO – Na
多用于高档、专用 的洗发香波，而且在婴 儿用品上前景广阔。
2021/1/8
表面活性剂化学
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3 氨基酸型
特点是：对环境和生物体的安全性高，对 皮肤和头发有亲和性，前景最好的是对安 全性要求极高的化妆品。
2021/1/8
表面活性剂化学
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4 氧化胺型
特点是： 增泡、稳泡作用明显 复配时能降低刺激性
2021/1/8
表面活性剂化学
11
6.2 两性表面活性剂的性质
1 两性表面活性剂的等电点
pH < 4 阳离子表面活性剂
2021/1/8
pH = 4
pH > 4 阴离子表面活性剂
表面活性剂化学
12
2 临界胶束浓度与pH的关系 3 pH对表面活性剂溶解度和发泡性的影响 4 在基质上的吸附量及杀菌性与pH的关系 5 甜菜碱型表面活性剂CMC与碳链长度的关系 6 两性表面活性剂的溶解度和Krafft点
CH 3
2021/1/8
表面活性剂化学
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2 卤代烷 + 羟基叔胺
引入羟基 再硫酸酯化
C 12 H25
C H2 Cl
SO3 酯化
C12 H25
CH 3 + N C H2 C H2 OH
第六章 两性表面活性剂解读
以氨基丙酸为例
PH﹥4
PH﹦4
PH﹤4
在PH﹥4，呈现阴离子型表面活性剂特 征； 在PH﹤4，呈现阳离子型表面活性剂特 征； 在PH﹦4附近，以内盐的形式存在，这 种内盐一般成为“两性离子”。
在PH﹦4左右的狭窄范围内，若将此 溶液置于电场中，溶液的双离子化合物 不向任何方向移动，即分子内的净电荷 为零，此点被称作等电点。 在等电点时，表面活性剂在水中的溶 解度最低，它的发泡、润湿及洗涤能力 也最低。
6.1.1 两性表面活活性剂复配
3 毒性低、对皮肤眼睛刺激性小
4 耐水硬性和耐高浓度电解质性
5、6、7
9 良好的生物降解性
1、两性表面活性剂具有等电点
两性表面活性剂通常总含有酸性基团和碱 性基团，因此，在溶液中表现出最大的特征 是有着两性化合物物共同具有的等电点性质。 它与两性表面活性剂的许多性质，如吸附、 溶解等密切相关。
9、有良好的生物降解性 当ABS、LAS、AES分别降解10%、55%、 80%的情况下，两性表面活性剂一般可 达95-100%。
6.1.2 两性表面活性剂的分类
6.1.2.1 按阴离子部分的亲水基团分类
羧酸盐型
磺酸盐型
硫酸酯盐型
磷酸酯盐型
6.1.2.2 按整体化学结构分类
甜菜碱型 咪唑啉型 氨基酸型 氧化胺型
1 甜菜碱型
阴离子部分还可以是磺酸基、硫酸酯基 阳离子部分还可以是磷、硫
甜菜碱型表面活性剂，加水能呈透明溶液，泡沫多
去污力好。可看成是两性表面活性剂的代表。 最大的特点是无论是在酸性、中性或碱性都易溶于水。 即使在等电点也无沉淀，且在任何pH值时均可使用。
甜菜碱型表面活性剂
第6章两性表面活性剂
表6-4 甜菜型两性表面活性剂的临界胶束浓度（23℃）
CH3 R N (CH2)nCOO
CH3
R的碳原子数
11
13
15
cmc（mm
• 季铵盐型高于季鏻盐型 • －COO-＞―SO3-＞―OSO3-
6.2.6 两性表面活性剂的溶解度和krafft温度点
• 羧酸甜菜碱分子中的羧基与氮原子之间的碳原子数由1增 加至3时，对其溶解度和krafft点影响不大
第6章 两性表面活性剂
6.1 两性表面活性剂概述 6.2 两性表面活性剂的性质 6.3 两性表面活性剂的合成 6.4 两性表面活性剂的应用
• 两性表面活性剂开发较晚。上世纪四十年代中期。1950年 以后，各国才逐渐重视两性表面活性剂的研究和开发工作
• 我国在二十世纪七十年代前后开始对两性表面活性剂进行 研究和生产
2. 配伍性好：几乎可以同所有其它类型的表面活性剂进行复配， 在一般情况下都会产生加和增效作用
3. 毒性和刺激性小：具有较低的毒性和对皮肤、眼睛刺激性 4. 耐硬水和耐高浓度电解质性能极好 5. 对织物有优异的柔软平滑性和抗静电性 6. 乳化性和分散性良好 7. 润湿性和发泡性很好 8. 有一定的杀菌性和抑霉性 9. 有良好的生物降解性
- 同时具有阳离子和非离子亲水基团
(CH2CH2O)pH RN
(CH2CH2O)qH CH3
- 同时具有阳离子、阴离子和非离 子亲水基团
CH3
R O(CH2CH2O)nCH2 CH CH2 N CH2 COO
OH
CH3
6.1.1 两性表面活性剂的特性
1. 具有等电点
• pH值低于等电点，带正电荷，表现为阳离子表面活性剂的性能 • pH值高于等电点，带负电荷，表现为阴离子表面活性剂的性质
第6章_两性表面活性剂
7
2 临界胶束浓度与pH的关系
阳离子 pH变大，cmc减小 阴离子
3 pH对表面活性剂溶解度和发泡性的影响
4 pH对基质上的吸附量及杀菌性的影响
pH
pI
5 甜菜碱型表面活性剂CMC与碳链长度的关系
碳链越长，表面活性越高，cmc越小
6去污力 烷基链为12-16个碳原子去污效果最佳。
2019/10/4
2019/10/4
表面活性剂化学
3
6.1.1 两性表面活性剂的特性
1 具有等电点（pI） 2 可以和所有其他类型的表面活性剂复配 3 毒性低、对皮肤眼睛刺激性小 4 耐水硬性和耐高浓度电解质性 5 良好的生物降解性
2019/10/4
表面活性剂化学
4
6.1.2 两性表面活性剂的分类
6.1.2.1 按阴离子部分的亲水基团分类 羧酸盐型 磺酸盐型 硫酸酯盐型 磷酸酯盐型
表面活性剂化学
8
6.3 两性表面活性剂的合成
6.3.1 羧酸甜菜碱的合成
2019/10/4
表面活性剂化学
9
1 氯乙酸钠法
2019/10/4
表面活性剂化学
10
2 卤代烷和氨基酸钠 3 卤代烷和氨基酸酯 4 α-溴代脂肪酸与叔胺 5 烷基氯甲基醚与氨基酸
2019/10/4
表面活性剂化学
11
6.3.2 磺酸甜菜碱的合成
叔胺 + 氯乙基磺酸 盐
2019/10/4
表面活性剂化学
12
叔胺
+ NaHSO4 + 环氧氯丙
2019/10/4
表面活性剂化学
13
叔胺 + 磺酸环内酯
2019/10/4
表面活性剂化学
2 临界胶束浓度与pH的关系
阳离子 pH变大，cmc减小 阴离子
3 pH对表面活性剂溶解度和发泡性的影响
4 pH对基质上的吸附量及杀菌性的影响
pH
pI
5 甜菜碱型表面活性剂CMC与碳链长度的关系
碳链越长，表面活性越高，cmc越小
6去污力 烷基链为12-16个碳原子去污效果最佳。
2019/10/4
2019/10/4
表面活性剂化学
3
6.1.1 两性表面活性剂的特性
1 具有等电点（pI） 2 可以和所有其他类型的表面活性剂复配 3 毒性低、对皮肤眼睛刺激性小 4 耐水硬性和耐高浓度电解质性 5 良好的生物降解性
2019/10/4
表面活性剂化学
4
6.1.2 两性表面活性剂的分类
6.1.2.1 按阴离子部分的亲水基团分类 羧酸盐型 磺酸盐型 硫酸酯盐型 磷酸酯盐型
表面活性剂化学
8
6.3 两性表面活性剂的合成
6.3.1 羧酸甜菜碱的合成
2019/10/4
表面活性剂化学
9
1 氯乙酸钠法
2019/10/4
表面活性剂化学
10
2 卤代烷和氨基酸钠 3 卤代烷和氨基酸酯 4 α-溴代脂肪酸与叔胺 5 烷基氯甲基醚与氨基酸
2019/10/4
表面活性剂化学
11
6.3.2 磺酸甜菜碱的合成
叔胺 + 氯乙基磺酸 盐
2019/10/4
表面活性剂化学
12
叔胺
+ NaHSO4 + 环氧氯丙
2019/10/4
表面活性剂化学
13
叔胺 + 磺酸环内酯
2019/10/4
表面活性剂化学
第6章_两性表面活性剂
表面活性剂化学
22
6.4 两性表面活性剂的应用
6.4.1 洗涤剂及香波组分 6.4.2 杀菌剂 6.4.3 纤维柔软剂 6.4.4 缩绒剂 6.4.5 抗静电剂
6.4.6 金属防锈 6.4.7 电镀助剂
2019/12/9
表面活性剂化学
23
思考题
两性表面活性剂的定义以及特性
2019/12/9
表面活性剂化学
表面活性剂化学
19
6.3.6 氨基酸型的合成
1 高级脂肪胺 + 丙烯酸甲酯 R - NH2 + CH2=CHCOOCH3 R – N+H – CH2CH2 – COOCH3 NaOH R – N+H – CH2CH2 – COO – Na
2019/12/9
表面活性剂化学
20
2 高级脂肪胺 + 丙烯腈
叔胺 + 氯乙基磺酸 盐
2019/12/9
表面活性剂化学
12
叔胺
+ NaHSO4 + 环氧氯丙
2019/12/9
表面活性剂化学
13
叔胺 + 磺酸环内酯
2019/12/9
表面活性剂化学
14
叔胺 + 氯代丙烯 + NaHSO4
2019/12/9
表面活性剂化学
15
6.3.3 硫酸酯甜菜碱的合成
CH 3 R N + ( C H 2)n O S O 3
R - NH2 + CH2=CHCN
R – N+H – CH2CH2 – CN
NaOH
R – N+H – CH2CH2 – COO – Na
2019/12/9
表面活性剂第六章+两性离子表面活性剂.
6.2.4 在基质上的吸附量及杀菌性与pH值的关 系
pH值低于等电点的溶液中，显示阳离子 表面活性剂的特征，在羊毛和毛发上的吸附 量大，亲和力强，杀菌力也比较强；
pH值高于等电点的溶液中以阴离子的形 式存在，上述性能不理想。
6.2.5 甜菜碱型两性表面活性剂的临界胶束浓度 与碳链长度的关系
对于甜菜碱两性表面活性剂，其临界胶束浓度 与烷基R碳链长度的关系可用下式表示：
第六章 两性表面活性剂
6.1 两性表面活性剂概述 6.2 两性表面活性剂的性质 6.3 两性表面活性剂的合成 6.4 两性表面活性剂的应用
本章重点
1．掌握两性表面活性剂的基本性质 2. 掌握两性表面活性剂的分类方法 3．了解两性表面活性剂的合成 4．了解两性表面活性剂的应用
表面活性剂
离子型
1 阴离子型表面活性 剂
3、具有较低的毒性和对皮肤、眼睛刺激性，可以用在化妆品和 洗发香波中。
4、具有极好的耐硬水性和耐高浓度电解性，甚至在海水中也可 以有效地使用。
5、对织物有优异的柔软平滑性和抗静电性。 例如：涤纶线用月桂酸为原料的咪唑啉两性表面活性剂处
理后，表面电阻可.5×1011欧姆降到1.2×107欧姆。 6、具有良好的乳化性和分散性。 7、可以吸附在带有负电荷或正电荷的物质表面上，而不产生
-COO-＞-SO3-＞-OSO3- (?)
6.2.6 两性表面活性剂的溶解度和Krafft点
1、对于羧酸甜菜碱，当表面活性剂分子中的羧基与氮 原子之间的碳原子数由1 增加至 3时，对其溶解度 和Krafft点影响不大。
2、当烷基取代基的结构相同时，磺酸甜菜碱和硫酸酯 甜菜碱的Krafft温度点明显高于羧酸甜菜碱，即前 两者的溶解度较低。
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2018/10/14 表面活性剂化学 7
甜菜碱型表面活性剂，加水能呈透明溶液，泡沫多
去污力好。可看成是两性表面活性剂的代表。 最大的特点是无论是在酸性、中性或碱性都易溶于水。 即使在等电点也无沉淀，且在任何pH值时均可使用。
甜菜碱型表面活性剂
2018/10/14
表面活性剂化学
8
2 咪唑啉型 具有其他表面活性剂
8 去污力
烷基链为12-16个碳原子是去污效果最佳。
2018/10/14 表面活性剂化学 14
6.3 两性表面活性剂的合成
6.3.1 羧酸甜菜碱的合成
2018/10/14
表面活性剂化学
15
1 氯乙酸钠法
叔胺
+
氯乙酸钠
2018/10/14
表面活性剂化学162 卤代烷和氨基酸钠 3 卤代烷和氨基酸酯
SO3 酯化
C1 2 H2 5
CH 2
CH3 + N CH2 CH2 OSO 3 CH3
2018/10/14
表面活性剂化学
24
6.3.4 含磷甜菜碱的合成
叔磷盐
R2
R1 + P CH2 CH2 CH2 OSO 3 R3
2018/10/14
表面活性剂化学
25
6.3.5 咪唑啉型的合成
RCH2COOH + NH2CH2CH2NHCH2CH2OH 脱水 - H2O 2-烷基-N-羟基 咪唑啉 HEAI
10
4 氧化胺型
特点是： 增泡、稳泡作用明显 复配时能降低刺激性
2018/10/14 表面活性剂化学 11
6.2 两性表面活性剂的性质
1 两性表面活性剂的等电点
pH < 4
阳离子表面活性剂
pH = 4
pH > 4 阴离子表面活性剂
2018/10/14
表面活性剂化学
12
2 临界胶束浓度与pH的关系 3 pH对表面活性剂溶解度和发泡性的影响 4 在基质上的吸附量及杀菌性与pH的关系
无可比拟的温和性质，
对皮肤、眼睛刺激极小， 无过敏反应。 多用于高档、专用
属于甜菜碱型
的洗发香波，而且在婴 儿用品上前景广阔。
2018/10/14
表面活性剂化学
9
3 氨基酸型
特点是：对环境和生物体的安全性高，对 皮肤和头发有亲和性，前景最好的是对安 全性要求极高的化妆品。
2018/10/14
表面活性剂化学
19
叔胺
+ 磺酸环内酯
2018/10/14
表面活性剂化学
20
叔胺
+ 氯代丙烯 + NaHSO4
2018/10/14
表面活性剂化学
21
6.3.3 硫酸酯甜菜碱的合成
CH 3 + R N ( C H 2)n O S O 3 CH 3
N=2-3
2018/10/14
表面活性剂化学
22
1 叔胺 + 氯醇
2018/10/14
表面活性剂化学
30
伪科学的美容概念炒作
1 “纯天然”型
膏霜类化妆品是油与水的乳化体，无论是天然油脂还是
矿物油脂都是碳、氢、氧的化合物，只是结构不同而已。
其实说到本源都是天然的，矿物油是从天然石油中分
离出来的，植物油也是从天然果实中分离的。
2018/10/14
氯乙酸钠
2018/10/14
表面活性剂化学
26
6.3.6 氨基酸型的合成
1 高级脂肪胺 + 丙烯酸甲酯
R - NH2 + CH2=CHCOOCH3
NaOH R – N+H – CH2CH2 – COO – Na
2018/10/14
表面活性剂化学
27
2 高级脂肪胺 + 丙烯腈
R - NH2 + CH2=CHCN NaOH
4 耐水硬性和耐高浓度电解质性
5 良好的生物降解性
2018/10/14
表面活性剂化学
5
6.1.2 两性表面活性剂的分类
6.1.2.1 按阴离子部分的亲水基团分类
羧酸盐型
磺酸盐型
硫酸酯盐型
磷酸酯盐型
2018/10/14
表面活性剂化学
6
6.1.2.2 按整体化学结构分类 1 甜菜碱型
阴离子部分还可以是磺酸基、硫酸酯基 阳离子部分还可以是磷、硫
5 甜菜碱型表面活性剂CMC与碳链长度的关系
6 两性表面活性剂的溶解度和Krafft点
2018/10/14
表面活性剂化学
13
7 表面活性剂结构对钙皂分散力的影响
钙皂分散力 (lime soap disporsing rate , LSAD)
钙皂分散分散指数
100g油酸钠 在 硬度333mg/L的硬水中维持分散， 恰好无钙皂沉淀发生的分散剂的质量（g）
第六章 两性表面活性剂
2018/10/14
表面活性剂化学
1
表面活性剂
1
阴离子型表面活性剂
离子型
2 3
阳离子型表面活性剂 两性表面活性剂
非离子型
2018/10/14
表面活性剂化学
2
6.1 两性表面活性剂概述
广义地说：所谓两性表面活性剂，是指同时具有两种离子 性质的表面活性剂。
2018/10/14
表面活性剂化学
R – N+H – CH2CH2 – COO – Na
2018/10/14
表面活性剂化学
28
3 高级脂肪胺 + 氯乙酸钠
R - NH2 + ClCH2COONa
NaOH
R – N+H – CH2 – COO - Na
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表面活性剂化学
29
6.4 两性表面活性剂的应用
6.4.1 洗涤剂及香波组分 6.4.2 杀菌剂 6.4.3 纤维柔软剂 6.4.4 缩绒剂 6.4.5 抗静电剂 6.4.6 金属防锈 6.4.7 电镀助剂
引入羟基 再硫酸酯化
CH 3 R N CH 3
+ Cl(C H2) O H n
HSO3Cl，2NaOH
CH 3 + R N ( C H 2)n O S O 3 CH 3
2018/10/14
表面活性剂化学
23
2 卤代烷 + 羟基叔胺
引入羟基 再硫酸酯化
CH 3
C 12 H25 C H2 Cl
+ N C H2 C H2 O H CH 3
4 α-溴代脂肪酸与叔胺
5 烷基氯甲基醚与氨基酸 6 不饱和羧酸与叔胺
2018/10/14
表面活性剂化学
17
6.3.2 磺酸甜菜碱的合成
叔胺
+ 氯乙基磺酸 盐
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表面活性剂化学
18
+ NaHSO4 叔胺 + 环氧氯丙
叔胺 + 环氧乙烷 + SO2
2018/10/14
表面活性剂化学
3
通常所说的两性表面活性剂，是指由阴离子和阳离子所组
成的表面活性剂。换言之，单就两性表面活性剂结构来讲， 在亲水基一端既有阳离子(+)也有阴离子(-)。
2018/10/14
表面活性剂化学
4
6.1.1 两性表面活性剂的特性
1 具有等电点
2 可以和所有其他类型的表面活性剂复配
3 毒性低、对皮肤眼睛刺激性小
甜菜碱型表面活性剂，加水能呈透明溶液，泡沫多
去污力好。可看成是两性表面活性剂的代表。 最大的特点是无论是在酸性、中性或碱性都易溶于水。 即使在等电点也无沉淀，且在任何pH值时均可使用。
甜菜碱型表面活性剂
2018/10/14
表面活性剂化学
8
2 咪唑啉型 具有其他表面活性剂
8 去污力
烷基链为12-16个碳原子是去污效果最佳。
2018/10/14 表面活性剂化学 14
6.3 两性表面活性剂的合成
6.3.1 羧酸甜菜碱的合成
2018/10/14
表面活性剂化学
15
1 氯乙酸钠法
叔胺
+
氯乙酸钠
2018/10/14
表面活性剂化学162 卤代烷和氨基酸钠 3 卤代烷和氨基酸酯
SO3 酯化
C1 2 H2 5
CH 2
CH3 + N CH2 CH2 OSO 3 CH3
2018/10/14
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24
6.3.4 含磷甜菜碱的合成
叔磷盐
R2
R1 + P CH2 CH2 CH2 OSO 3 R3
2018/10/14
表面活性剂化学
25
6.3.5 咪唑啉型的合成
RCH2COOH + NH2CH2CH2NHCH2CH2OH 脱水 - H2O 2-烷基-N-羟基 咪唑啉 HEAI
10
4 氧化胺型
特点是： 增泡、稳泡作用明显 复配时能降低刺激性
2018/10/14 表面活性剂化学 11
6.2 两性表面活性剂的性质
1 两性表面活性剂的等电点
pH < 4
阳离子表面活性剂
pH = 4
pH > 4 阴离子表面活性剂
2018/10/14
表面活性剂化学
12
2 临界胶束浓度与pH的关系 3 pH对表面活性剂溶解度和发泡性的影响 4 在基质上的吸附量及杀菌性与pH的关系
无可比拟的温和性质，
对皮肤、眼睛刺激极小， 无过敏反应。 多用于高档、专用
属于甜菜碱型
的洗发香波，而且在婴 儿用品上前景广阔。
2018/10/14
表面活性剂化学
9
3 氨基酸型
特点是：对环境和生物体的安全性高，对 皮肤和头发有亲和性，前景最好的是对安 全性要求极高的化妆品。
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表面活性剂化学
19
叔胺
+ 磺酸环内酯
2018/10/14
表面活性剂化学
20
叔胺
+ 氯代丙烯 + NaHSO4
2018/10/14
表面活性剂化学
21
6.3.3 硫酸酯甜菜碱的合成
CH 3 + R N ( C H 2)n O S O 3 CH 3
N=2-3
2018/10/14
表面活性剂化学
22
1 叔胺 + 氯醇
2018/10/14
表面活性剂化学
30
伪科学的美容概念炒作
1 “纯天然”型
膏霜类化妆品是油与水的乳化体，无论是天然油脂还是
矿物油脂都是碳、氢、氧的化合物，只是结构不同而已。
其实说到本源都是天然的，矿物油是从天然石油中分
离出来的，植物油也是从天然果实中分离的。
2018/10/14
氯乙酸钠
2018/10/14
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26
6.3.6 氨基酸型的合成
1 高级脂肪胺 + 丙烯酸甲酯
R - NH2 + CH2=CHCOOCH3
NaOH R – N+H – CH2CH2 – COO – Na
2018/10/14
表面活性剂化学
27
2 高级脂肪胺 + 丙烯腈
R - NH2 + CH2=CHCN NaOH
4 耐水硬性和耐高浓度电解质性
5 良好的生物降解性
2018/10/14
表面活性剂化学
5
6.1.2 两性表面活性剂的分类
6.1.2.1 按阴离子部分的亲水基团分类
羧酸盐型
磺酸盐型
硫酸酯盐型
磷酸酯盐型
2018/10/14
表面活性剂化学
6
6.1.2.2 按整体化学结构分类 1 甜菜碱型
阴离子部分还可以是磺酸基、硫酸酯基 阳离子部分还可以是磷、硫
5 甜菜碱型表面活性剂CMC与碳链长度的关系
6 两性表面活性剂的溶解度和Krafft点
2018/10/14
表面活性剂化学
13
7 表面活性剂结构对钙皂分散力的影响
钙皂分散力 (lime soap disporsing rate , LSAD)
钙皂分散分散指数
100g油酸钠 在 硬度333mg/L的硬水中维持分散， 恰好无钙皂沉淀发生的分散剂的质量（g）
第六章 两性表面活性剂
2018/10/14
表面活性剂化学
1
表面活性剂
1
阴离子型表面活性剂
离子型
2 3
阳离子型表面活性剂 两性表面活性剂
非离子型
2018/10/14
表面活性剂化学
2
6.1 两性表面活性剂概述
广义地说：所谓两性表面活性剂，是指同时具有两种离子 性质的表面活性剂。
2018/10/14
表面活性剂化学
R – N+H – CH2CH2 – COO – Na
2018/10/14
表面活性剂化学
28
3 高级脂肪胺 + 氯乙酸钠
R - NH2 + ClCH2COONa
NaOH
R – N+H – CH2 – COO - Na
2018/10/14
表面活性剂化学
29
6.4 两性表面活性剂的应用
6.4.1 洗涤剂及香波组分 6.4.2 杀菌剂 6.4.3 纤维柔软剂 6.4.4 缩绒剂 6.4.5 抗静电剂 6.4.6 金属防锈 6.4.7 电镀助剂
引入羟基 再硫酸酯化
CH 3 R N CH 3
+ Cl(C H2) O H n
HSO3Cl，2NaOH
CH 3 + R N ( C H 2)n O S O 3 CH 3
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表面活性剂化学
23
2 卤代烷 + 羟基叔胺
引入羟基 再硫酸酯化
CH 3
C 12 H25 C H2 Cl
+ N C H2 C H2 O H CH 3
4 α-溴代脂肪酸与叔胺
5 烷基氯甲基醚与氨基酸 6 不饱和羧酸与叔胺
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6.3.2 磺酸甜菜碱的合成
叔胺
+ 氯乙基磺酸 盐
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表面活性剂化学
18
+ NaHSO4 叔胺 + 环氧氯丙
叔胺 + 环氧乙烷 + SO2
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表面活性剂化学
3
通常所说的两性表面活性剂，是指由阴离子和阳离子所组
成的表面活性剂。换言之，单就两性表面活性剂结构来讲， 在亲水基一端既有阳离子(+)也有阴离子(-)。
2018/10/14
表面活性剂化学
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6.1.1 两性表面活性剂的特性
1 具有等电点
2 可以和所有其他类型的表面活性剂复配
3 毒性低、对皮肤眼睛刺激性小