第6节_两性表面活性剂
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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.
非离子表面活性剂讲解ppt课件.ppt
化学性质稳定 耐酸碱 耐高温 耐氧化剂
不易生物降解
它的需要量呈逐渐减少的趋势，目前在家用洗涤用 品中已较少使用，主要用在金属的酸性洗涤剂和碱性 洗涤剂中。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
c. 脂肪酸聚氧乙烯酯
• 第一节 阴离子表面活性剂 • 第二节 阳离子表面活性剂 • 第三节 两性离子表面活性剂 • 第四节 非离子表面活性剂 • 第五节 特殊类型表面活性剂
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
一、概述
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
C12H25OH
NaOH催化
150~180oC C12H25O-(CH2CH2O)n -H
1 高碳醇的制备 2 环氧乙烷的制备 3 脂肪醇聚氧乙烯基醚的合成
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
实际上环氧乙烷的加成是逐渐进行的，首先加成1个 环氧乙烷分子，继而加成上第2个、第3个……当加成上 10～15个后，则显现出最佳的洗涤能力。常用的长链脂肪 醇有月桂醇、油醇、棕榈醇、硬脂醇、环己醇、萜烯醇等。
合成方法：
烷基胺与环氧乙烷起加成反应可生成两种反应 产物：
在后一反应中，最终产物实际上是异构体的 混合物。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
不易生物降解
它的需要量呈逐渐减少的趋势，目前在家用洗涤用 品中已较少使用，主要用在金属的酸性洗涤剂和碱性 洗涤剂中。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
c. 脂肪酸聚氧乙烯酯
• 第一节 阴离子表面活性剂 • 第二节 阳离子表面活性剂 • 第三节 两性离子表面活性剂 • 第四节 非离子表面活性剂 • 第五节 特殊类型表面活性剂
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
一、概述
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
C12H25OH
NaOH催化
150~180oC C12H25O-(CH2CH2O)n -H
1 高碳醇的制备 2 环氧乙烷的制备 3 脂肪醇聚氧乙烯基醚的合成
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
实际上环氧乙烷的加成是逐渐进行的，首先加成1个 环氧乙烷分子，继而加成上第2个、第3个……当加成上 10～15个后，则显现出最佳的洗涤能力。常用的长链脂肪 醇有月桂醇、油醇、棕榈醇、硬脂醇、环己醇、萜烯醇等。
合成方法：
烷基胺与环氧乙烷起加成反应可生成两种反应 产物：
在后一反应中，最终产物实际上是异构体的 混合物。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
表面活性剂
化能力强，为水包油型乳化剂。常用的有聚氧乙烯40硬脂酸酯 2、聚氧乙烯脂肪醇醚
商品名为苄泽(Brij)，平平加O (Perogol O)是一类聚氧乙烯 蓖麻油化合物，HLB值在12－18间，具有较强的亲水性质， 常用作增溶剂及o/w型乳化剂
（四）聚氧乙烯－聚氧丙烯共聚物
又称泊洛沙姆(poloxamer)，商品名为普流罗尼克(pluronic)。 Poloxamer 188(Pluronic F68)作为一种水包油型乳化剂，是目前 用于静脉乳剂极少数合成乳化剂之一,用本品制备的乳剂能够耐 受热压灭菌和低温冰冻而不改变其物理稳定性。
制剂中存在多种组份时，对主药的增溶效果取决于各组份 与表面活性剂的相互作用。当多种组份与主药竞争
同一增溶位置或某一组分吸附或结合表面活性剂分子 而使主药的增溶量减小，若某些组份可扩大 胶束体积从而增加主药的增溶。
例如：苯甲酸增加羟苯甲酯在聚氧乙烯脂肪醇醚
溶液中的溶解，而二氯酚则减少其溶解
4、抑菌剂的增溶
本章重点
• 掌握表面活性剂的定义及结构特点 • 掌握表面活性剂的分类：阴离子表面活性剂，阳离
子表面活性剂，两性离子型表面活性剂，非离子型 表面活性剂 • 掌握表面活性剂的性质：胶束，HLB值，起昙，配 伍，应用 • 熟悉表面活性剂的生物学性质：对药物吸收的影响， 与蛋白质的相互作用，毒性，刺激性
第三节 表面活性剂的基本性质和应用
一、表面活性剂胶束
当表面活性剂在溶液表面的正吸附达到饱和时,如继 续增加表面活性剂的浓度,不能在表面定向排列的表面活 性剂分子则转入体相。这些过剩的表面活性剂分子依赖 范德华力聚集在一起形成亲油基团向内亲水基团向外在 水中稳定分布的胶束(micelle)。
表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度称为临界 胶束浓度(CMC)。
商品名为苄泽(Brij)，平平加O (Perogol O)是一类聚氧乙烯 蓖麻油化合物，HLB值在12－18间，具有较强的亲水性质， 常用作增溶剂及o/w型乳化剂
（四）聚氧乙烯－聚氧丙烯共聚物
又称泊洛沙姆(poloxamer)，商品名为普流罗尼克(pluronic)。 Poloxamer 188(Pluronic F68)作为一种水包油型乳化剂，是目前 用于静脉乳剂极少数合成乳化剂之一,用本品制备的乳剂能够耐 受热压灭菌和低温冰冻而不改变其物理稳定性。
制剂中存在多种组份时，对主药的增溶效果取决于各组份 与表面活性剂的相互作用。当多种组份与主药竞争
同一增溶位置或某一组分吸附或结合表面活性剂分子 而使主药的增溶量减小，若某些组份可扩大 胶束体积从而增加主药的增溶。
例如：苯甲酸增加羟苯甲酯在聚氧乙烯脂肪醇醚
溶液中的溶解，而二氯酚则减少其溶解
4、抑菌剂的增溶
本章重点
• 掌握表面活性剂的定义及结构特点 • 掌握表面活性剂的分类：阴离子表面活性剂，阳离
子表面活性剂，两性离子型表面活性剂，非离子型 表面活性剂 • 掌握表面活性剂的性质：胶束，HLB值，起昙，配 伍，应用 • 熟悉表面活性剂的生物学性质：对药物吸收的影响， 与蛋白质的相互作用，毒性，刺激性
第三节 表面活性剂的基本性质和应用
一、表面活性剂胶束
当表面活性剂在溶液表面的正吸附达到饱和时,如继 续增加表面活性剂的浓度,不能在表面定向排列的表面活 性剂分子则转入体相。这些过剩的表面活性剂分子依赖 范德华力聚集在一起形成亲油基团向内亲水基团向外在 水中稳定分布的胶束(micelle)。
表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度称为临界 胶束浓度(CMC)。
精细化工教案设计
作业 布置
本 章 《精细化学品化学》程铸生主编，华东理工大学出版社 （ 节 ） 《精细化工产品的合成及应用》程侣柏等编，大连理工大学出版社 参考 书 教学方法 主要教具 备注 多媒体课堂授课 黑板、粉笔、多媒体、电脑
精细化工教案设计
授 课 过 程 及 内 容 （二）直链烷基磺酸盐——SAS 1、性质与用途 2、制备：①磺氯酰化法 主反应：RH + SO2 + Cl2
精细化工教案设计
授课时间
（二）直链烷基磺酸盐——SAS 1、性质与用途 2、制备：①磺氯酰化法 ②（水—光）磺氧化法 （三）α —烯基磺酸盐——AOS 1、性能与用途 2、合成：①α —烯烃的磺化②中和水解 3、工艺流程 授课 （四）依捷帮 T（IgeponT） 内容 （五）丁基萘磺酸钠 概要 (六)(快速)渗透剂 T 三、硫酸酯盐型 （一）脂肪醇硫酸钠——K-12 1、性能与用途 2、脂肪醇的来源 3、脂肪醇的硫酸化 （二）脂肪醇（烷基酚）聚氧乙烯醚硫酸钠——AES （三）硫酸化蓖麻油 使学生了解磺酸盐型（SAS、AOS、IgeponT 等） 、硫酸酯盐型阴 目的 离子表面活性剂，掌握 AOS、K-12、AES 等的结构、性质、制备、应 要求 用。 AOS、K-12、AES 等的结构、性质、制备工艺过程。 重点 难点 AOS 的结构、制备反应；K-12 的制备工艺过程。 1、α—烯基磺酸盐的结构是什么？ 2、制备琥珀酸酯磺酸盐的磺化剂及方法是什么？ 3、硫酸酯盐与磺酸盐的结构与性质比较
目的 要求 重点 难点
使学生了解磺酸盐型 LAS 结构、性质、制备、应用。
LAS 的结构、性质、制备工艺。 LAS 的结构与性能的关系；磺化过程。
1、LAS 中 R—基团为何是 12？ 作 业 2、SO3 磺化的优缺点、副产物及除掉方法是什么？ 布置 本 章 《精细化学品化学》程铸生主编，华东理工大学出版社 （ 节 ） 《精细化工产品的合成及应用》程侣柏等编，大连理工大学出版社 参考 书 教学方法 主要教具 多媒体课堂授课 黑板、粉笔、多媒体、电脑
12 两性表面活性剂
( C3H6O )n H ( C3H6O )n H
CH2O ( C2H4O ) m
CP5 其它类型的表面活性剂
此外，还可用带有环氧官能团有机的硅化合
物与HO-PE桥连，可制得含硅共聚醚类。例如：
CH3 C2H5O Si CH3 C2H5O C3H6 OCH2CH CH3 Si CH3 O C3H6 CH2
（三）主要性能及用途 1、性能：——P17（划书） 生产制造成本较高，具有良好的表面活性、泡沫、渗透、抗静电、 抗菌和织物柔软性能，对皮肤温和、刺激性小，毒性极低，具有良好 的杀菌作用，与其他类型表面活性剂配伍性好，一般与其他类型表面 活性剂配合使用。 CH2 2、用途——P17 （划书） （四）典型产品 N CH2 1、咪唑啉型 （1）一般结构
CP5 其它类型的表面活性剂
含硼表面活性剂的沸点一般都很高；不挥发，高
温下极稳定，但能水解。与单甘油酯和酸性硼酸烷基甘
油酯相比，具有优良的表面活性。抗菌性试验表明，有
机硼表面活性剂具有很好的抗菌性，其抗菌性的强弱不 仅取决于硼的含量，还与表面活性剂的结构密切相关。 半极性有机硼表面活性剂不但具有抗菌性，而且毒性低， 如液体硼酸双甘酯单棕榈酸酯的大白鼠口服量达
R C +N CH2CH2OH
其中：R为C7~C17饱和或不饱和烃 （2）一般性能及用途 性质温和，对皮肤和眼睛的刺激性小，并有良好的发泡力。广泛应用 于婴儿浴用香波和低刺激性香波中，也用于化妆品和清洁剂制造，纤维的 柔软剂和抗静电剂。
2、甜菜碱型 （1）一般结构：
R
CH3 N
+
CH2COO
-
CH3
油溶性有机硼表面活性剂是一种半极性化合 物，其分子结构通式为：
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
第6章两性表面活性剂6.1 两性表面活性剂概述6.1.1 两性表面活性剂的特性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；4. 耐水硬性和耐高浓度电解质性好，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；6. 具有良好的乳化性和分散性；7. 具有良好的润湿性和发泡性；8. 有一定的杀菌性和抑霉性；9. 良好的生物降解性。
6.1.2 两性表面活性剂的分类1. 按阴离子部分的亲水基团分类(1) 羧酸盐型(2) 磺酸盐型(3) 硫酸酯盐型(4) 磷酸酯盐型(1) 羧酸盐型(阴离子结构-COOM氨基酸型结构通式R —NH —CH 2CH 2CH z SO s Na甜菜碱型结构通式+R N(CH 3)2一CH 2CH 2CH 2SO3-咪唑啉型结构通式八酋2R一C +二心2/ \O3S(CH2)3 CH 2CH 2OH(2) 磺酸盐型(阴离子结构-SO3M 氨基酸型结构通式R 一NH —CH 2CH 2CH 2SO s Na甜菜碱型结构通式+R N(CH 3)2 一CH2CH2CH 2SO3咪唑啉型结构通式-O3S(CH2)3 CH 2CH 2OH⑶硫酸酯盐型(阴离子结构-OSO3M)氨基酸型结构通式R — NH —CH 2CH 2CH 2OSO 3Na甜菜碱型结构通式+R N(CH 3)2—CH 2CH 2OSO 3-咪唑啉型结构通式C ：CH/ \O 3SO(CH 2)3 CH 2CH 2OH结构通式十RCONHCH 2CH 3O — P —OCH 2CH 5NH 22. 按整体化学结构分类 (1) 甜菜碱型甜菜碱是在分子内以季铵盐基作为阳离子部分、以羧基作为阴离子部分的化合物。
最具代 表性的结构：CH 3+R —N —CH 2COOCH 3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。
⑵咪唑啉型$N 、CH 2RC + 2V CH 2-OOCCH 2 CH 2CH 2OH(4)磷酸酯盐型「单指阴离于结构-RO —p.OMOII RjO —IP — OMIORiRNH 2—CH 2CH 2coo N -烷基-3氨基丙酸RCHCOO -+NH 2RN -烷基-a -亚氨基羧酸特点：对环境和生物体的安全性高，对皮肤和头发有亲和性，最好的应用前景是对安全性要求R i特点是：增泡、稳泡作用明显。
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
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。
2021/1/8
表面活性剂化学
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
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
23
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
表面活性剂第六章+两性离子表面活性剂.
pH < 4 阳离子表面活性剂
pH = 4
pH > 4 阴离子表面活性剂
两性表面活性剂最突出的特性之一是它 具有两性化合物所共同具有的等电点的性质 ，这是两性表面活性剂区别于其他类型表面 活性剂的重要特点。
6.2.2临界胶束浓度与pH值的关系
两性表面活性剂的临界胶束浓度随着溶 液pH值的增加而增大。 (?)
CH 3
CH 3 C l C H 2 C O O N a R S C H 2 C H 2 C H 2 N C H 2 C O O
CH 3
二、硫酸酯甜菜碱
1. 脂肪胺（叔胺） + 氯丁醇（卤代醇）
CH 3
CH 3
R N C l(C H 2 )4 O H [R N (C H 2)4O H ]C l
CH 3
CH 3
多元酸甜菜碱衍生物 伯胺 + 过量的氯乙酸
R N H 2 C l C H 2 C O O H R N H C H 2 C O O H C l C H 2 C O O H
R－N
CH2COOH
CH2COOH
C lC H 2 C O O H R － N － C H 2 C O O H
2 阳离子型表面活性 剂
3 两性表面活性剂
非离子型
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。
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(-)。
CH 3
CH 3
CH 3 H S O 3 C l R N ( C H 2 )4 O S O 3
第六章表面现象
（4）吊片法：此法操作简便，其准确度可 达0.1%，所以在数据处理中不需引入校正因 子。基本的观测是；用一个显微镜盖片支持 一个弯月面，此弯月面的重量可用静法或脱 离法测定。原理公式为：W总=W片+σp 式中 p为周长。
17
表面张力的测定方法
表面张力的测定方法除了最大气泡压力法、滴重法、 环法吊片法外，还包括基于静态的方法如悬滴法、 躺滴法和基于动态的方法如流动法和毛细波法等。 悬滴法是一种应用很广的方法，只需要少量的液体， 而且适用于像高温测定或原料有反应活性这样一些 实验较困难的场合。若采用好的光学设备，则精确 度可达千分之几；躺滴法可以测定低的液—液界面 张力，此法对于测定熔融金属的表面张力也是有用 的；若研究极短时间内的表面老化和松弛效应就需 要动态法了。各种脱离法在临界点时发生的表面扩 张是动态的，但很难确定正确的表面老化时间，而 流动法和毛细波法可以解决此问题。
数学公式
σ=F/2L σ=ΔG/ΔA
单位
N·m-1
J·m-2
因为 J=N·m J/m=N
所以 N·m-1 =J·m-2
27
第二节 铺展与润湿 一、液体的铺展
铺展: 一滴液体在另一不相溶的液体表面上自动形成一层薄膜的现象.
8
二、比表面吉布斯函数
液体表面层分子所受合力不为零, 而是受到一个指向液体内 部的拉力, 导致液体表面有自动收缩的趋势, 如下图所示。
g l
• 界面层分子与内部分子 受力不同
9
若将表面积 A 列为体系状态参数之一, 则状态函数G 表示为:
G = f (Ｔ, p, A , n1 , n2 , n3 , …) (仅一个界面积发生变化的情况)
温度升高时物质的体积膨胀, 分子间相互作用减弱, 大多数物质的 表面张力减小. 3. 与相接触的物质有关
17
表面张力的测定方法
表面张力的测定方法除了最大气泡压力法、滴重法、 环法吊片法外，还包括基于静态的方法如悬滴法、 躺滴法和基于动态的方法如流动法和毛细波法等。 悬滴法是一种应用很广的方法，只需要少量的液体， 而且适用于像高温测定或原料有反应活性这样一些 实验较困难的场合。若采用好的光学设备，则精确 度可达千分之几；躺滴法可以测定低的液—液界面 张力，此法对于测定熔融金属的表面张力也是有用 的；若研究极短时间内的表面老化和松弛效应就需 要动态法了。各种脱离法在临界点时发生的表面扩 张是动态的，但很难确定正确的表面老化时间，而 流动法和毛细波法可以解决此问题。
数学公式
σ=F/2L σ=ΔG/ΔA
单位
N·m-1
J·m-2
因为 J=N·m J/m=N
所以 N·m-1 =J·m-2
27
第二节 铺展与润湿 一、液体的铺展
铺展: 一滴液体在另一不相溶的液体表面上自动形成一层薄膜的现象.
8
二、比表面吉布斯函数
液体表面层分子所受合力不为零, 而是受到一个指向液体内 部的拉力, 导致液体表面有自动收缩的趋势, 如下图所示。
g l
• 界面层分子与内部分子 受力不同
9
若将表面积 A 列为体系状态参数之一, 则状态函数G 表示为:
G = f (Ｔ, p, A , n1 , n2 , n3 , …) (仅一个界面积发生变化的情况)
温度升高时物质的体积膨胀, 分子间相互作用减弱, 大多数物质的 表面张力减小. 3. 与相接触的物质有关
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
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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
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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
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1 氯乙酸钠法
2019/10/24
表面活性剂化学
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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
第二章表面活性剂分析第六节表面活性剂中、高粘度乳液的特性测试及其乳化能力的评定方法
第六节 表面活性剂中、高粘度乳液的特性测 试及其乳化能力的评定方法
4．离心稳定性的测定 （1）仪器 ①离心机转速可选4 000 r／min。 ②离心分离管10 ml。 （2）测定方法 将l0 m1乳液注入离心分离管中，在4 000 r／ min(或其他转速)条件下，离心分离10 min (在特殊情 况下．离心分离60 min)后，按“目测方法及结果的评 定”的规定进行目测评定。并记录所观察到的现象。
第六节 表面活性剂中、高粘度乳液的特性测 试及其乳化能力的评定方法
四、乳化能力的评定 对由不同浓度的乳化剂配成的一系列乳液按本方法 规定的方法测定其各项性能，以配制各项性能相对最佳 的乳液100 g与所需乳化剂的最少克数之比来表示该乳 化剂的乳化能力。
第二章 表面活性剂分析
第六节 表面活性剂中、高粘度乳液的特性测 试及其乳化能力的评定方法
一、测定原理 1.术语 乳化能力：乳化剂促使乳液形成的能力，以配制 100 g乳液与所耗用的乳化剂的最少克数之比表示。 破乳；由于被乳化液体的颗粒聚结而造成的乳液解 体。 乳液的分离：连续相以透明或澄清的形式出现。 2.原理 用不两浓度的表面活性剂通过机械搅拌制备一系列 乳液，根据电导法测定乳液的类型，并在一定条件下测 定乳液的性能，由此评定表面活性剂的乳化能力。 本方法适用于由表面活性剂、不溶于水的液体或固 体与水形成的乳液。该乳液在性能测定的温度范围内应 保持其流变性。
第六节 表面活性剂中、高粘度乳液的特性测 试及其乳化能力的评定方法
（2）制备 将搅拌器置于含油相的烧杯中心，并距底部2-3 mm 处，调节电动机转速为250 r／min，在恒温条件下，按 下述方法将水相加入油相中： 第一分钟，加入5％的水相(滴加)； 第二分钟，加入50％的水相； 第三分钟．加入其余的水相，维持搅拌2 min，在 冷水浴中继续搅拌冷至室温，将制备好的乳液移入出境 洁净干燥的具塞磨口玻璃瓶中，备用。
《两性表面活性剂》课件
两性表面活性剂的应用
医药领域中的应用
了解两性表面活性剂在医药 领域中的应用，包括药品制 剂和医疗器械的相关研究。
工业用途中的应用
探索两性表面活性剂在工业 生产中的广泛应用，如化工、 合成材料和石化工业。
生活中的应用
揭示两性表面活性剂在日常 生活中的多种应用，从洗涤 剂到个人护理产品。
两性表面活性剂的环境影响与安全性
两性表面活性剂的环境影响
研究两性表面活性剂在环境中的影响，包括对水体生态系统的潜在Leabharlann 险。两性表面活性剂的安全性评估
评估两性表面活性剂在使用中的安全性，并探索相关的研究和标准。
两性表面活性剂的使用建议
提供使用两性表面活性剂时的一些建议和方法，以确保安全和可持续性。
结论
总结两性表面活性剂的特性与应用，探讨其可持续发展的方向，以促进环境 友好型表面活性剂的使用。
参考文献
请参考以下文献了解更多关于两性表面活性剂的研究和应用： 1. 作者1. 文献标题1. 发表年份1. 2. 作者2. 文献标题2. 发表年份2. 3. 作者3. 文献标题3. 发表年份3.
《两性表面活性剂》PPT 课件
PPT大纲：两性表面活性剂
引言
表面活性剂是什么？它们的分类有哪些？我们将引入两性表面活性剂的概念和作用，让你对其有更深入的了解。
两性表面活性剂的基本知识
什么是两性表面活性剂？它们的定义、结构和性质是怎样的？与单一性表面活性剂相比，两性表面活性剂有何 不同之处？让我们一探究竟。
第6章 两性表面活性剂
• 研究与开发内容
（1）改造现有品种的分子结构，使其性能更加优异，产品更加实用 （2）设计、合成新型结构的活性剂品种 （3）利用其能够和所有其它类型的表面活性剂复配的特性，产生 各种加和增效作用，达到最佳的配方效果 （4）研究两性表面活性剂结构与性能的关系，为开拓新型结构的 两性表面活性剂品种，扩大其应用领域提供重要的理论指导
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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+
4
C11H23CONHC3H6N＋(CH3)2－CH2COO－
16
C16H33N＋(CH3)2－CH2COO－
4
C15H31CONHC3H6N＋(CH3)2－CH2COO－
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LSDR（g） 20 7 16 6
20
6.2.8 去污力
• N-烷基-N,N-二甲基磺酸甜菜碱 R－N＋(CH3)2－CH2CH2CH2SO3－
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11
• 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
纯C18
（1）改造现有品种的分子结构，使其性能更加优异，产品更加实用 （2）设计、合成新型结构的活性剂品种 （3）利用其能够和所有其它类型的表面活性剂复配的特性，产生 各种加和增效作用，达到最佳的配方效果 （4）研究两性表面活性剂结构与性能的关系，为开拓新型结构的 两性表面活性剂品种，扩大其应用领域提供重要的理论指导
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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+
4
C11H23CONHC3H6N＋(CH3)2－CH2COO－
16
C16H33N＋(CH3)2－CH2COO－
4
C15H31CONHC3H6N＋(CH3)2－CH2COO－
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LSDR（g） 20 7 16 6
20
6.2.8 去污力
• N-烷基-N,N-二甲基磺酸甜菜碱 R－N＋(CH3)2－CH2CH2CH2SO3－
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11
• 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
纯C18
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
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
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叔胺 + 磺酸环内酯
2019/7/24
表面活性剂化学
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叔胺 + 氯代丙烯 + NaHSO4
2019/7/24
表面活性剂化学
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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
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表面活性剂化学
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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
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表面活性剂化学
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1 叔胺 + 氯醇
引入羟基 再硫酸酯化
CH3
HSO3Cl，2NaOH
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- 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
R O(CH2CH2O)nCH2
CH CH2 OH
CH3 N CH2 CH3
COO
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
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
• 羧酸咪唑啉型两性表面活性剂的等电区在pH值6～8之间 （大约为7）
• 甜菜碱型两性表面活性剂的等电区根据其结构不同而有所 差别
链长度的关系 6.2.6 两性表面活性剂的溶解度和krafft温度点 6.2.7 表面活性剂结构对钙皂分散力的影响 6.2.8 去污力
6.2.1 两性表面活性剂的等电点
• 定义：在一个狭窄的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，即分子内的净电荷 为零。此时溶液的pH值被称为该表面活性剂的等电点（或 等电区，等电带）
6.1.2 两性表面活性剂的分类
• 分类方法 （1）按照阴离子部分的种类分类 （2）按照整体化学结构分类
6.1.2.1 按阴离子部分的亲水基类型分类
• 分为羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸酯盐型和磷酸酯盐型
1. 羧酸盐型：－COOM
结构通式: 氨基酸型 甜菜碱型
咪唑啉型
2. 磺酸盐型：－SO3M 结构通式：氨基酸型 甜菜碱型
• 主要分为甜菜碱型、咪唑啉型、氨基酸型和氧化胺型等
1. 甜菜碱型 2. 咪唑啉型 3. 氨基酸型
CH3 R N CH2COO
CH3
阴离子部分：磺酸基、硫酸酯基等 阳离子：磷和硫等
H2 C N CH2 R C N CH2COO
CH2CH2OH
RCHCOO
RNH2 CH2CH2COO
NH2R
N-烷基-β-氨基丙酸
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
• 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
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
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
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+
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
结构通式: 氨基酸型 甜菜碱型
咪唑啉型
R-NHCH2(OH)-CH2OSO3Na
R-N+(CH3)2-CH2CH2OSO3¯
H2 C
N RC
CH2 N+ CH2CH2OH (CH2)3OSO3-
4. 磷酸酯盐型：
R3
O
R1
N
CH2CH2O
P
OH
R2
O
R3
O
R1 N
CH2CH2O
P
OR
R2
O
单酯
双酯
6.1.2.2 按整体化学结构分类
• 研究与开发内容
（1）改造现有品种的分子结构，使其性能更加优异，产品更加实用 （2）设计、合成新型结构的活性剂品种 （3）利用其能够和所有其它类型的表面活性剂复配的特性，产生 各种加和增效作用，达到最佳的配方效果 （4）研究两性表面活性剂结构与性能的关系，为开拓新型结构的 两性表面活性剂品种，扩大其应用领域提供重要的理论指导
pKa pKb
pI=
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 RNHCH2CH2COO
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
表6-2 甜菜碱型活性剂的等电点
活性剂结构
CH3 R N CH2CH2COO
CH3
CH2CH2OH R N CH2COO
CH2CH2OH
CH3 CH3 N CHCOO
CH38
C8
C10
C12
等电区 5.1～6.1 4.8～6.8 4.7～7.5 4.6～7.6 5.5～9.5 6.1～9.5 6.7～9.5