表面活性剂第六章+两性离子表面活性剂
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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
1
离子型
2 3
阴离子型表面活性 剂 阳离子型表面活性 剂 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。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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(-)。
整个表面活性剂中开发较晚的一类：
• 1937年美国专利开始报道；
氧化胺的化学性质与两性表面活性剂
相似，既与阴离子表面活性剂相容，也与阳 离子表面活性剂、非离子表面活性剂相容； 在中性和碱性溶液中显示非离子特性， 在酸性溶液中显示弱阳离子特性。
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
pH < 4
阳离子表面活性剂
pH = 4
pH > 4 阴离子表面活性剂
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
憎水薄层，因此有很好的润湿性和发泡性。
8、良好的杀菌性和抑霉性。
3、当介质的pH值﹤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 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： lgcmc=A-Bn 式中，n为烷基长碳链中碳原子的个数； 常数A=1.5-2；B=29。 此类表面活性剂的临界胶束浓度可由上式计算 外，也可以由实验测得。 随着烷基链碳数的增加，cmc明显降低。
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。 (?)
6.2.3 pH值对表面活性剂溶解度和发泡性的影响
1、等电点时溶液的pH﹦4，在等电点时，由于活性剂 以内盐形式存在，其溶解度及泡沫量均最低。 2、当介质的pH﹥4，即高于等电点时，呈现阴离子表 面活性剂的特征，发泡快，泡沫丰富而且松大，溶 解度迅速增加；
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、专用的
属于甜菜碱型
洗发香波，而且在婴儿 用品上前景广阔。
3 氨基酸型
RN H 2C2 H 4COO
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。
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
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
2 咪唑啉型 具有其他表面活性剂
• 1940年美国杜邦公司首次报道了甜菜碱系两性表面
活性剂；
• 1948年，法国研究出对电解质稳定的氨基酸系两性
表面活性剂，并应用于外科消毒杀菌等方面；
• 我国自20世纪70年代前后开始研究，目前有少量品
种逐渐投入市场。
6.1.1 两性表面活性剂的特性 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
10、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95100%。
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
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
。
2、几乎可以同所有其他类型的表面活性剂进行复配，而且在
一般情况下都产生加和增效作用。 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。
改变两性表面活性剂中的阳离子或阴离子基团， 也会对cmc产生影响； 例如 含季铵阳离子的两性表面活性剂的cmc高于含季 磷阳离子的品种；(?) 带有不同的阴离子的表面活性剂的cmc按照下述 顺序递减。
-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。
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。
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 内盐一般称为“两性离子”。 两性表活剂在溶液中表现出最大的特征:等电点
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
1
离子型
2 3
阴离子型表面活性 剂 阳离子型表面活性 剂 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。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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(-)。
整个表面活性剂中开发较晚的一类：
• 1937年美国专利开始报道；
氧化胺的化学性质与两性表面活性剂
相似，既与阴离子表面活性剂相容，也与阳 离子表面活性剂、非离子表面活性剂相容； 在中性和碱性溶液中显示非离子特性， 在酸性溶液中显示弱阳离子特性。
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
pH < 4
阳离子表面活性剂
pH = 4
pH > 4 阴离子表面活性剂
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
憎水薄层，因此有很好的润湿性和发泡性。
8、良好的杀菌性和抑霉性。
3、当介质的pH值﹤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 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： lgcmc=A-Bn 式中，n为烷基长碳链中碳原子的个数； 常数A=1.5-2；B=29。 此类表面活性剂的临界胶束浓度可由上式计算 外，也可以由实验测得。 随着烷基链碳数的增加，cmc明显降低。
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。 (?)
6.2.3 pH值对表面活性剂溶解度和发泡性的影响
1、等电点时溶液的pH﹦4，在等电点时，由于活性剂 以内盐形式存在，其溶解度及泡沫量均最低。 2、当介质的pH﹥4，即高于等电点时，呈现阴离子表 面活性剂的特征，发泡快，泡沫丰富而且松大，溶 解度迅速增加；
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、专用的
属于甜菜碱型
洗发香波，而且在婴儿 用品上前景广阔。
3 氨基酸型
RN H 2C2 H 4COO
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。
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
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
2 咪唑啉型 具有其他表面活性剂
• 1940年美国杜邦公司首次报道了甜菜碱系两性表面
活性剂；
• 1948年，法国研究出对电解质稳定的氨基酸系两性
表面活性剂，并应用于外科消毒杀菌等方面；
• 我国自20世纪70年代前后开始研究，目前有少量品
种逐渐投入市场。
6.1.1 两性表面活性剂的特性 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
10、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95100%。
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
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
。
2、几乎可以同所有其他类型的表面活性剂进行复配，而且在
一般情况下都产生加和增效作用。 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。
改变两性表面活性剂中的阳离子或阴离子基团， 也会对cmc产生影响； 例如 含季铵阳离子的两性表面活性剂的cmc高于含季 磷阳离子的品种；(?) 带有不同的阴离子的表面活性剂的cmc按照下述 顺序递减。
-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。
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。
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 内盐一般称为“两性离子”。 两性表活剂在溶液中表现出最大的特征:等电点