第6章 两性表面活性剂

- 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
C H 3
RO (C H 2C H 2O )n C H 2 C HC H 2 NC H 2 C O O
O H
C H 3
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6.1.1 两性表面活性剂的特性
1. 具源自文库等电点
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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
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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
R2
O
单酯
双酯
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6.1.2.2 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 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
• 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
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
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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）
• 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
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
RNH2 CH2CH2COO
NH2R
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
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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
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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+
• 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
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
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
(C
H2)3SO
3
3. 硫酸酯盐型：－OSO3M
R N H C H 2 C H 2 C O O
R N H C H 2 C H 2 C O O H R N H 2 C H 2 C H 2 C O O H
O H
O H
p H ＞ 4
p H ≈4
p H ＜ 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
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• 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
2～4.5
6.6～7.2
6.8～7.5
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• 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）
结构通式: 氨基酸型 甜菜碱型 咪唑啉型
4. 磷酸酯盐型：
R-NHCH2(OH)-CH2OSO3Na
R-N+(CH3)2-CH2CH2OSO3¯
H2 C
N RC
CH2 N+ CH2CH2OH (CH2)3OSO3-
R3
O
R1 N CH2CH2O P OH
R2
O
R3
O
R1 N CH2CH2O P OR
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
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• 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
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
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• 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