6.1兩性表面活性劑概述6.2兩性表面活性劑的性質6.3兩性表面活性劑的合成6.4兩性表面活性劑的應用主要內容兩性表面活性劑開發較晚。上世紀四十年頭中期。1950年以后，各國才漸漸重視兩性表面活性劑的探討和開發工作我國在二十世紀七十年頭前后起先對兩性表面活性劑進行探討和生產探討與開發內容（1）改造現有品種的分子結構，使其性能更加優異，產品更加好用（2）設計、合成新型結構的活性劑品種（3）利用其能夠和全部其它類型的表面活性劑復配的特性，產生各種加和增效作用，達到最佳的配方效果（4）探討兩性表面活性劑結構與性能的關系，為開拓新型結構的兩性表面活性劑品種，擴大其應用領域供應重要的理論指導定義：廣義上講，是指在分子結構中，同時具有陰離子、陽離子和非離子中的兩種或兩種以上離子性質的表面活性劑陰離子和陽離子親水基團R-NH-CH2-COOH陰離子和非離子親水基團陽離子和非離子親水基團陽離子、陰離子和非離子親水基團6.1兩性表面活性劑概述具有等電點pH值低于等電點，帶正電荷，表現為陽離子表面活性劑的性能pH值高于等電點，帶負電荷，表現為陰離子表面活性劑的性質配伍性好：幾乎可以同全部其它類型的表面活性劑進行復配，在一般狀況下都會產生加和增效作用毒性和刺激性小：具有較低的毒性和對皮膚、眼睛刺激性耐硬水和耐高濃度電解質性能極好對織物有優異的松軟平滑性和抗靜電性乳化性和分散性良好潤濕性和發泡性很好有確定的殺菌性和抑霉性有良好的生物降解性分類方法（1）依據陰離子部分的種類分類（2）依據整體化學結構分類1.羧酸鹽型：－COOM

結構通式:氨基酸型R-NH-CH2CH2COOH

甜菜堿型R-N+(CH3)2-CH2COOˉ咪唑啉型

磺酸鹽型：－SO3M

結構通式：氨基酸型R-NHCH2CH2CH2SO3Na

甜菜堿型

R-N+(CH3)2-CH2CH2CH2SO3ˉ咪唑啉型

分為羧酸鹽型、磺酸鹽型、硫酸酯鹽型和磷酸酯鹽型3.硫酸酯鹽型：－OSO3M

結構通式:氨基酸型

R-NHCH2(OH)-CH2OSO3Na

甜菜堿型R-N+(CH3)2-CH2CH2OSO3ˉ咪唑啉型

磷酸酯鹽型：單酯雙酯主要分為甜菜堿型、咪唑啉型、氨基酸型和氧化胺型等1.甜菜堿型陰離子部分：磺酸基、硫酸酯基等陽離子：磷和硫等咪唑啉型氨基酸型氧化胺型N-烷基-β-氨基丙酸N-烷基-α-亞氨基羧酸6.2.1兩性表面活性劑的等電點6.2.2臨界膠束濃度與pH值的關系6.2.3pH值對表面活性劑溶解度和發泡性的影響6.2.4在基質上的吸附量及殺菌性與pH值的關系6.2.5甜菜堿型兩性表面活性劑的臨界膠束濃度與碳鏈長度的關系6.2.6兩性表面活性劑的溶解度和krafft溫度點6.2.7表面活性劑結構對鈣皂分散力的影響6.2.8去污力定義：在一個狹窄的pH值范圍內，兩性表面活性劑以內鹽的形式存在，此時將該表面活性劑的溶液放在靜電場中時，溶液中的雙離子將不向任何方向移動，即分子內的凈電荷為零。此時溶液的pH值被稱為該表面活性劑的等電點（或等電區，等電帶）6.2.1兩性表面活性劑的等電點pI=兩性表面活性劑的等電點可以反映該活性劑正、負電荷中心的相對解離強度若pI＜7.0，表明負電荷中心解離強度大于正電荷中心解離強度若pI＞7.0，表明正電荷中心離解強度較大實例：β-N-烷基氨基羧酸型兩性表面活性劑在酸性和堿性介質中呈現如下的電離平衡：在pH值大于4的介質，呈現陰離子表面活性劑的特征在pH值小于4的介質，呈示陽離子表面活性劑的特征而在pH值為4左右的介質中，活性劑以內鹽的形式存在大部分兩性表面活性劑的等電點在2～9之間陰離子和陽離子基團的種類、數量及位置不同，它們的等電點也有很大差別

表6-1N-烷基-β-氨基丙酸的等電區（pH值）R-NHCH2CH2COOH表6-2甜菜堿型活性劑的等電點羧酸咪唑啉型兩性表面活性劑的等電區在pH值6～8之間（大約為7）甜菜堿型兩性表面活性劑的等電區依據其結構不同而有所差別6.2.2臨界膠束濃度與pH值的關系一般兩性表面活性劑的臨界膠束濃度隨著溶液pH值的增加而增大表6-3N-十二烷基-N,N-雙乙氧基氨基醋酸鈉的臨界膠束濃度（25℃）圖6-1水溶性與pH值的關系圖6-2發泡性與pH值的關系等電點時溶液的pH值約為4在等電點時，活性劑以內鹽形式存在，溶解度及泡沫量均最低當介質的pH值大于4，即高于等電點時，呈現陰離子表面活性劑的特征，發泡快，泡沫豐富而且松大，溶解度快速增加當介質的pH值小于4，即低于等電點時，呈現陽離子表面活性劑的特征，泡沫量和溶解度也較高在pH值低于等電點的溶液中，顯示陽離子表面活性劑的特征，在羊毛和毛發上的吸附量大，親合力強，殺菌力也比較強在pH值高于等電點的溶液中，以陰離子的形式存在，殺菌性能不志向臨界膠束濃度與烷基R碳鏈長度的關系式.logcmc＝A-Bn隨著烷基鏈碳數的增加，臨界膠束濃度明顯降低n——烷基長碳鏈中碳原子的個數A＝1.5～2，B＝29表6-4甜菜型兩性表面活性劑的臨界膠束濃度（23℃）季銨鹽型高于季鏻鹽型－COO-＞―SO3-＞―OSO3-

羧酸甜菜堿分子中的羧基與氮原子之間的碳原子數由1增加至3時，對其溶解度和krafft點影響不大烷基取代基的結構相同時，磺酸甜菜堿和硫酸酯甜菜堿的krafft溫度點明顯高于羧酸甜菜堿，溶解度較低除自身的結構外，電解質的存在對表面活性劑的krafft溫度點也有影響表6-5陰離子對krafft溫度點的影響C16H33N+(CH3)2-(CH2)nX鈣皂分散力（LSDR,limesoapdisporsingrate）或鈣皂分散性是指100g油酸鈉在硬度為333mgCaCO3/L的硬水中維持分散，恰好無鈣皂沉淀發生時所需鈣皂分散劑的質量鈣皂分散劑是指具有能防止在硬水中形成皂垢懸浮物功能的物質LSDR數值越低，表面活性劑對鈣皂的分散實力越高烷基R的碳鏈增長，或氮原子與羧基間的碳原子數n由1增加至3時，活性劑的鈣皂分散力有所提高，LSDR值降低表6-6烷基鏈對表面活性劑鈣皂分散力的影響C12H25N＋(CH3)2-(CH2)nCOO－表面活性劑分子中引入酰胺基或將羧基轉換成磺酸基或硫酸酯基時，鈣皂分散力大大改善，LSDR數值降低表6-7部分兩性表面活性劑的鈣皂分散力N-烷基-N,N-二甲基磺酸甜菜堿R－N＋(CH3)2－CH2CH2CH2SO3－

圖6-3在棉上的去污力

圖6-4在聚酯/棉混紡上的去污力

6.3.1羧酸甜菜堿型兩性表面活性劑的合成6.3.2磺酸甜菜堿的合成6.3.3硫酸酯甜菜堿的合成6.3.4含磷甜菜堿的合成6.3.5咪唑啉型兩性表面活性劑的合成6.3.6氨基酸型表面活性劑的合成甜菜堿型兩性表面活性劑多用于抗靜電劑、纖維加工助劑、干洗劑或香波中的成分自然甜菜堿主要存在于甜菜中羧酸甜菜堿型兩性表面活性劑結構通式為：所謂氯乙酸鈉法是用氯乙酸鈉與叔胺反應制備羧基甜菜堿的方法,運用最為廣泛十二烷基甜菜堿（BS-12）最常用、最重要的品種具有良好的潤濕性和洗滌性，對鈣、鎂離子具有良好的螯合實力，可在硬水中運用十四烷基甜菜堿和十六烷基甜菜堿：變更叔胺中的長碳鏈烷基烷基鏈中帶有酰胺基或醚基的羧基甜菜堿：首先合成含有酰胺基和醚基的叔胺再進一步與氯乙酸鈉反應胺與氯乙酸鈉反應制備氨基酸鈉，然后再與鹵代烷反應制備甜菜堿N-甲基芐基胺與氯乙酸鈉按物質的量比:3:1反應溶劑：95%的乙醇反應溫度：40℃用于制備長碳鏈中含有酰胺基的甜菜堿，如N,N,N-三甲基-N’-酰基賴氨酸等合成過程主要包括以下五個步驟用于制備α-烷基取代的甜菜堿主要用于制備含有醚基的甜菜堿以丙烯酸、順丁烯二酸等不飽和羧酸為烷基化試劑，經N-烷基化反應制備羧酸甜菜堿結構通式氯乙基磺酸法ClCH2CH2Cl+Na2SO3ClCH2CH2SO3NaN-烷基-N-甲基-N-芐基銨乙基磺酸磺酸環內酯法亞硫酸氫鈉干脆磺化法結構通式合成方法主要有三種叔胺和氯醇反應引入羥基后，再進行硫酸酯化鹵代烷與帶有羥基的叔胺反應，然后用三氧化硫酯化高級脂肪族伯胺與環氧乙烷反應，再經鹵代烷季銨化和三氧化硫酯化含磷甜菜堿型兩性表面活性劑可用來改進洗滌功能優點具有極好的生物降解性能，能快速完全地降解，無公害產生對皮膚和眼睛的剌激性微小發泡性很好應用化妝品助劑、香波、紡織助劑等石油、冶金、煤炭等工業領域的金屬緩蝕劑、清洗劑、破乳劑等據統計，在美國生產的兩性表面活性劑中，咪唑啉衍生物占其總量的60%以上代表品種：2-烷基-N’-羧甲基-N-羥乙基咪唑啉

2-烷基-N-羧甲基-N-羥乙基咪唑啉

由高級脂肪胺與丙烯酸甲酯反應，再經水解制得由高級脂肪胺與丙烯腈反應，再經水解制得由高級脂肪胺與氯乙酸鈉反應制得C12H25NHCH2COOCH3+NaOHC12H25NHCH2CH2COONa+CH3OHC12H25NH2+CH2=CH-COOCH3C12H25NHCH2CH