两性表面活性剂
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H2 C CH2 N (CH2)3COO CH2CH2OH
12
(2)磺酸盐型:－SO3M
结构通式: 氨基酸型: 甜菜碱型: R-NHCH2CH2CH2SO3Na R-N+(CH3)2-CH2CH2CH2SO3¯
H2 C N CH2 N+ CH2CH2OH (CH2)3SO313
咪唑啉型:
R C
(3)硫酸酯盐型: －OSO3M
示两性表面活性剂酸 性基团和碱性基团 （氨基）的解离常数，
pKa pKb pI= 2
那么该表面活性剂的 等电点（pI）可由右
式表示：
Байду номын сангаас22
• 两性表面活性剂的等电点可以反映该活性剂正、负
(CH2CH2O)pH R N (CH2CH2O)qH CH3
5
(4)同时具有阳离子、阴离子和非离子亲 水基团的两性表面活性剂，如：
CH3 R O(CH2CH2O)nCH2 CH CH2 OH N CH2 CH3 COO
6
本课程所讨论的两性表面活性剂只涉及分子 结构中同时含有阳离子和阴离子亲水基团的表面 活性剂，或者说亲油基上同时连有阳离子和阴离 子的表面活性剂，也可说在分子中同时含有酸式 或碱式亲水基的表面活性剂。也就是前面提到的 （1）和（4）类型的表面活性剂。而其余两种情 况则分别归属在阴离子和阳离子表面活性剂中。
和α-亚氨基羧酸型， 分子结构如下：
RNH2 CH2CH2COO
N-烷基-β-氨基丙酸：
N-烷基-α-亚氨基羧酸： RCHCOO
NH2R
18
(4)氧化胺型： 分子结构通式如下:
R2
R1 N+
R3
O-
在上述两种分类方法中，按整体结构分类的
方法比较常用，其中最重要的表面活性剂品种是 甜菜碱型和咪唑啉型两类表面活性剂。
O-
+
15
2、按整体化学结构分类
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：
CH3 R N CH2COO CH3
16
(2)咪唑啉型：
分子中含有咪唑啉环，如：
H2 C N CH2 R C N CH2COO CH2CH2OH
17
(3)氨基酸型： 此类表面活性剂的结构主要是β-氨基丙酸型
7
6.1.2 两性表面活性剂的发展和生产状况
两性表面活性剂开发较晚：
• 1937年美国专利才开始有这类化合物的报道。 • 1940年美国杜邦公司发展了这类化合物，并首次报道了甜 菜碱系两性表面活性剂。 • 1948年Adolf Schmitz发表了对电解质稳定的氨基酸系两性 表面活性剂的研究，并应用于外科消毒杀菌等方面。
（7）有一定的杀菌性和抑霉性。 （8）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。
（9）有良好的生物降解性。
10
6.1.4 两性表面活性剂的分类
分类方法：
（1）两性表面活性剂的阳离子部分都是由 胺盐或季铵盐作为亲水基，而阴离子部分则有
所不同，因此对两性表面活性剂进行分类时，
19
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
荷，表现为阴离子表面活性剂的性质。 （2）同所有其它类型的表面活性剂可以进行复配，在
一般情况下都会产生加和增效作用。 （3）具有较低的毒性和对皮肤、眼睛刺激性。
9
（4）具有极好的耐硬水性和耐高浓度电解质性，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。 （6）具有良好的乳化性和分散性。
• 1950年以后，各国开始重视两性表面活性剂的开发工作， 有关报道逐渐增加，品种日益增多。
• 到1977年美国已有大约20多种两性表面活性剂列入商品生 产并投放市场，产值上亿美元。
8
6.1.3 两性表面活性剂的特性
（1）两性表面活性剂具有等电点，在较宽的pH范围内 具有活性。
在pH值低于等电点的溶液中带正电荷，表现为阳离子 表面活性剂的性能；而在pH值高于等电点的溶液中带负电
6.2.8 去污力
20
6.2.1 两性表面活性剂的等电点
在一定的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）。
21
• 若以pKa和pKb分别表
可以按照阴离子部分的种类分类。 （2）也可以按照表面活性剂的整体化学结
构分类。
11
1、按阴离子部分的亲水基类型分类
包括羧酸盐型、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: R-NH-CH2CH2COOH 甜菜碱型: 咪唑啉型:
N R C
R-N+(CH3)2-CH2COO¯
结构通式: 氨基酸型: R-NHCH2(OH)-CH2OSO3Na 甜菜碱型: R-N+(CH3)2-CH2CH2OSO3¯
咪唑啉型:
H2 C N CH2 N+ CH2CH2OH (CH2)3OSO3-
R C
14
(4)磷酸酯型
：
RO
O OM P OM
O OR P OM OR
单酯
双酯
O
结构通式:
RCONHCH2CH2O P OCH2CH2NH2
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
1
6.1 两性表面活性剂概述
6.1.1 两性表面活性剂的范围： 广义上讲两性表面活性剂是指分子结构 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。通 常可以分为以下四种类型。
2
(1)同时含有阴离子和阳离子亲水基团，如：
CH3
R-NH-CH2-COOH
R N CH2COO CH3
R：长碳链烷基或烃基
3
(2)同时具有阴离子和非离子亲水基团 的两性表面活性剂，如：
R O CH2 CH2O
R
O CH2 CH2O
n
+ SO Na n 3
CH2COO-Na+
4
(3) 同时具有阳离子和非离子亲水基 团的两性表面活性剂，如：
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(2)磺酸盐型:－SO3M
结构通式: 氨基酸型: 甜菜碱型: R-NHCH2CH2CH2SO3Na R-N+(CH3)2-CH2CH2CH2SO3¯
H2 C N CH2 N+ CH2CH2OH (CH2)3SO313
咪唑啉型:
R C
(3)硫酸酯盐型: －OSO3M
示两性表面活性剂酸 性基团和碱性基团 （氨基）的解离常数，
pKa pKb pI= 2
那么该表面活性剂的 等电点（pI）可由右
式表示：
Байду номын сангаас22
• 两性表面活性剂的等电点可以反映该活性剂正、负
(CH2CH2O)pH R N (CH2CH2O)qH CH3
5
(4)同时具有阳离子、阴离子和非离子亲 水基团的两性表面活性剂，如：
CH3 R O(CH2CH2O)nCH2 CH CH2 OH N CH2 CH3 COO
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本课程所讨论的两性表面活性剂只涉及分子 结构中同时含有阳离子和阴离子亲水基团的表面 活性剂，或者说亲油基上同时连有阳离子和阴离 子的表面活性剂，也可说在分子中同时含有酸式 或碱式亲水基的表面活性剂。也就是前面提到的 （1）和（4）类型的表面活性剂。而其余两种情 况则分别归属在阴离子和阳离子表面活性剂中。
和α-亚氨基羧酸型， 分子结构如下：
RNH2 CH2CH2COO
N-烷基-β-氨基丙酸：
N-烷基-α-亚氨基羧酸： RCHCOO
NH2R
18
(4)氧化胺型： 分子结构通式如下:
R2
R1 N+
R3
O-
在上述两种分类方法中，按整体结构分类的
方法比较常用，其中最重要的表面活性剂品种是 甜菜碱型和咪唑啉型两类表面活性剂。
O-
+
15
2、按整体化学结构分类
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：
CH3 R N CH2COO CH3
16
(2)咪唑啉型：
分子中含有咪唑啉环，如：
H2 C N CH2 R C N CH2COO CH2CH2OH
17
(3)氨基酸型： 此类表面活性剂的结构主要是β-氨基丙酸型
7
6.1.2 两性表面活性剂的发展和生产状况
两性表面活性剂开发较晚：
• 1937年美国专利才开始有这类化合物的报道。 • 1940年美国杜邦公司发展了这类化合物，并首次报道了甜 菜碱系两性表面活性剂。 • 1948年Adolf Schmitz发表了对电解质稳定的氨基酸系两性 表面活性剂的研究，并应用于外科消毒杀菌等方面。
（7）有一定的杀菌性和抑霉性。 （8）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。
（9）有良好的生物降解性。
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6.1.4 两性表面活性剂的分类
分类方法：
（1）两性表面活性剂的阳离子部分都是由 胺盐或季铵盐作为亲水基，而阴离子部分则有
所不同，因此对两性表面活性剂进行分类时，
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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
荷，表现为阴离子表面活性剂的性质。 （2）同所有其它类型的表面活性剂可以进行复配，在
一般情况下都会产生加和增效作用。 （3）具有较低的毒性和对皮肤、眼睛刺激性。
9
（4）具有极好的耐硬水性和耐高浓度电解质性，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。 （6）具有良好的乳化性和分散性。
• 1950年以后，各国开始重视两性表面活性剂的开发工作， 有关报道逐渐增加，品种日益增多。
• 到1977年美国已有大约20多种两性表面活性剂列入商品生 产并投放市场，产值上亿美元。
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6.1.3 两性表面活性剂的特性
（1）两性表面活性剂具有等电点，在较宽的pH范围内 具有活性。
在pH值低于等电点的溶液中带正电荷，表现为阳离子 表面活性剂的性能；而在pH值高于等电点的溶液中带负电
6.2.8 去污力
20
6.2.1 两性表面活性剂的等电点
在一定的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）。
21
• 若以pKa和pKb分别表
可以按照阴离子部分的种类分类。 （2）也可以按照表面活性剂的整体化学结
构分类。
11
1、按阴离子部分的亲水基类型分类
包括羧酸盐型、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: R-NH-CH2CH2COOH 甜菜碱型: 咪唑啉型:
N R C
R-N+(CH3)2-CH2COO¯
结构通式: 氨基酸型: R-NHCH2(OH)-CH2OSO3Na 甜菜碱型: R-N+(CH3)2-CH2CH2OSO3¯
咪唑啉型:
H2 C N CH2 N+ CH2CH2OH (CH2)3OSO3-
R C
14
(4)磷酸酯型
：
RO
O OM P OM
O OR P OM OR
单酯
双酯
O
结构通式:
RCONHCH2CH2O P OCH2CH2NH2
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
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6.1 两性表面活性剂概述
6.1.1 两性表面活性剂的范围： 广义上讲两性表面活性剂是指分子结构 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。通 常可以分为以下四种类型。
2
(1)同时含有阴离子和阳离子亲水基团，如：
CH3
R-NH-CH2-COOH
R N CH2COO CH3
R：长碳链烷基或烃基
3
(2)同时具有阴离子和非离子亲水基团 的两性表面活性剂，如：
R O CH2 CH2O
R
O CH2 CH2O
n
+ SO Na n 3
CH2COO-Na+
4
(3) 同时具有阳离子和非离子亲水基 团的两性表面活性剂，如：