表面活性劑選論兩性離子

1、表面活性劑選論兩性離子表面活性劑選論兩性離子凡表面活性的分子殘基中同時(shí)包含彼此不可被電離的正、凡表面活性的分子殘基中同時(shí)包含彼此不可被電離的正、負(fù)電荷中心負(fù)電荷中心(或偶極中心或偶極中心)的表面活性劑稱為兩性離子型表的表面活性劑稱為兩性離子型表面活性劑。面活性劑。 如N十二烷基二甲基甜菜堿：正電荷中心正電荷中心負(fù)電荷中心負(fù)電荷中心與其它類型表面活性劑的區(qū)別 陰離子或陽離子表面活性劑雖然電離時(shí)也產(chǎn)生正負(fù)電荷中心，但具有表面活性的分子殘基上只帶一種電荷，而兩性離子型表面活性劑在電離時(shí)產(chǎn)生的正、負(fù)電荷中心(或偶極中心)則共存于表面活性殘基上，互相不能分開。使其在溶液中顯示出獨(dú)特的等電點(diǎn)性質(zhì)。表面活性

2、劑的表面活性部分：陰離子陰離子陽離子陽離子兩性離子兩性離子兩性離子型表面活性劑的等電點(diǎn) 在外界電場(chǎng)作用下，以陰離子形式存在的兩性離子型表面活性劑會(huì)向陽極遷移，而以陽離子形式存在的兩性離子型表面活性劑將會(huì)向陰極遷移。 以內(nèi)鹽形式存在的兩性離子型表面活性劑在外界電場(chǎng)中既不會(huì)向陽極遷移，也不會(huì)向陰極遷移。此種無遷移狀態(tài)相應(yīng)的溶液的pH就被稱作兩性離子型表面活性劑的等電點(diǎn)(pI)。 大部分兩性表面活性劑的等電點(diǎn)在大部分兩性表面活性劑的等電點(diǎn)在2 29 9之間之間特性：具有等電點(diǎn)pH值低于等電點(diǎn)，帶正電荷，表現(xiàn)為陽離子表面活性劑的性能pH值高于等電點(diǎn)，帶負(fù)電荷，表現(xiàn)為陰離子表面活性劑的性質(zhì)配伍性好：幾乎

3、可以同所有其它類型的表面活性劑進(jìn)行復(fù)配，在一般情況下都會(huì)產(chǎn)生加和增效作用毒性和刺激性?。壕哂休^低的毒性和對(duì)皮膚、眼睛刺激性耐硬水和耐高濃度電解質(zhì)性能極好對(duì)織物有優(yōu)異的柔軟平滑性和抗靜電性乳化性和分散性良好潤(rùn)濕性和發(fā)泡性很好有一定的殺菌性和抑霉性有良好的生物降解性應(yīng)用：洗滌劑及香波組分適用于較廣范圍pH值的使用介質(zhì)，耐硬水性好刺激性小，毒性低與其它類表面活性劑成分配伍性好，易產(chǎn)生加和增效的協(xié)同作用不與香精發(fā)生作用殺菌劑：殺菌能力強(qiáng)，毒性低 纖維柔軟劑：效果好，適用范圍廣 縮絨劑 抗靜電劑：選擇限制性小，適用范圍廣 金屬防銹劑 電鍍助劑 在洗滌劑中一般不作為主劑，而主要是利用它兼有洗滌和抗靜電、柔

4、軟作用來改善洗后的手感。CH2NNCH2C17H35HOCH2CH2CH2COONCH2C17H35CONH(CH2)3C2H4OHC2H4OHPOHOO分類： 按親水基中的陰離子結(jié)構(gòu)分 羧酸鹽類 硫酸酯鹽類 磺酸鹽類 磷酸酯鹽類等整體化學(xué)結(jié)構(gòu)分類整體化學(xué)結(jié)構(gòu)分類甜菜堿型甜菜堿型咪唑啉型咪唑啉型氨基酸型氨基酸型氧化胺型等氧化胺型等分類：1、羧酸鹽型：COOM 結(jié)構(gòu)通式: 氨基酸型 R-NH-CH2CH2COOH 甜菜堿型 R-N+(CH3)2-CH2COOCNRCCH2N(CH2)3COOCH2CH2OHH2咪唑啉型咪唑啉型 2 2、磺酸鹽型：、磺酸鹽型：SOSO3 3M M 結(jié)構(gòu)通式：氨基酸

5、型結(jié)構(gòu)通式：氨基酸型 R-NHCHR-NHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2SOSO3 3NaNa 甜菜堿型甜菜堿型 R-NR-N+ +(CH(CH3 3) )2 2-CH-CH2 2CHCH2 2CHCH2 2SOSO3 3 咪唑啉型咪唑啉型 R CNH2CN+CH2CH2CH2OH(CH2)3SO3-分類：3、硫酸酯鹽型：OSO3M 結(jié)構(gòu)通式: 氨基酸型 R-NHCH2(OH)-CH2OSO3Na 甜菜堿型 R-N+(CH3)2-CH2CH2OSO3咪唑啉型咪唑啉型 R CNH2CN+CH2CH2CH2OH(CH2)3OSO3-4 4、磷酸酯鹽型：、磷酸酯鹽型：?jiǎn)熙熙3NR1R2C

6、H2CH2OPOHOO雙酯雙酯R3NR1R2CH2CH2OPOROO分類：按整體化學(xué)結(jié)構(gòu)分甜菜堿型NCH2COORCH3CH3陰離子部分：磺酸基、硫酸酯基等陰離子部分：磺酸基、硫酸酯基等陽離子：磷和硫等陽離子：磷和硫等咪唑啉型咪唑啉型CNRCCH2NCH2COOCH2CH2OHH2氨基酸型氨基酸型氧化胺型氧化胺型RNH2CH2CH2COON-N-烷基烷基-氨基丙氨基丙酸酸RCHCOONH2RN-N-烷基烷基-亞氨基羧酸亞氨基羧酸R1N+R2R3O-1、甜菜堿型 甜菜堿是從甜菜中提取出來的一種天然含氮化合物 化學(xué)名稱：三甲基乙酸銨 化學(xué)結(jié)構(gòu)式： NCH2COORCH3CH3 所有具有類似結(jié)構(gòu)的化

7、合物，包括含硫及含磷的類似化合物，統(tǒng)稱為甜菜堿。 天然甜菜堿因?yàn)榉肿又胁痪邆渥銐蜷L(zhǎng)的疏水基而缺乏表面活性，只有當(dāng)分子結(jié)構(gòu)中一個(gè)CH3被一個(gè)C8C20長(zhǎng)鏈烷基取代后才具有表面活性劑性質(zhì)。 具有表面活性劑性質(zhì)的甜菜堿被統(tǒng)稱為甜菜堿型兩性表面活性劑。 如分子中只含有一個(gè)長(zhǎng)鏈烷基的甜菜堿，稱作烷基甜菜堿： R=C8C18種類： 天然甜菜堿分子中的甲基可以被其它取代基取代，得到烷基芳基甜菜堿或烷基酰胺丙基甜菜堿(AAPB)等； 連接正、負(fù)電荷中心的碳橋可以增長(zhǎng)，得到丙基甜菜堿，丁基甜菜堿等； 乙酸基也可被其它基團(tuán)取代、得到磺乙基甜菜堿、磺丙基甜菜堿或硫酸乙基甜菜堿、磷酸乙基甜菜堿等。甜菜堿型兩性表面活性

8、劑與其它兩性表面活性劑的區(qū)別： 由于分子中季銨氮的存在，在堿性溶液中不具陰離子性質(zhì)。 在不同的pH范圍，只會(huì)以兩性離子或陽離子表面活性劑的形式存在。 在等電區(qū)，不會(huì)象其它具有弱堿性氮的兩性表面活性劑那樣出現(xiàn)溶解度急劇降低的現(xiàn)象。 可以與陰離子表面活性劑配伍使用，不會(huì)形成水不溶性“電中性”化合物。主要品種： 烷基甜菜堿 椰油酰胺丙基甜菜堿 磺基甜菜堿 羥磺基甜菜堿烷基甜菜堿 烷基甜菜堿也稱烷基二甲基甜菜堿， 烷基一般為C12C14 國(guó)內(nèi)習(xí)慣將十二烷基甜基堿(LB)或椰油基甜菜堿(COB)稱作BS12。 十二烷基甜菜堿（十二烷基甜菜堿（BS-12BS-12）最常用、最重要的品種最常用、最重要的品種

9、具有良好的潤(rùn)濕性和洗滌性，對(duì)鈣、鎂離子具有良好的螯合具有良好的潤(rùn)濕性和洗滌性，對(duì)鈣、鎂離子具有良好的螯合能力，可在硬水中使用能力，可在硬水中使用合成：氯乙酸鈉法 十二叔胺或椰油叔胺與氯乙酸鈉在堿性水溶液中反應(yīng)制得 ：性能與應(yīng)用： 在水溶液中反應(yīng)制得的甜菜堿兩性表面活性劑的濃度一般在30%35%之間。易溶于水，具有優(yōu)良的去污、柔軟、抗靜電、發(fā)泡和潤(rùn)濕性能，對(duì)皮膚刺激性小、手感好，易生物降解、毒性低，有良好的抗硬水性和對(duì)金屬的緩蝕性?？蓮V泛用于配制洗發(fā)香波、泡沫浴和兒童用浴劑，也用作紡織的柔軟劑、抗靜劑、羊毛縮絨劑、殺菌清毒劑、金屬防蝕劑、乳化劑及橡膠工業(yè)的凝膠乳化劑等。4.1.2 烷基酰胺甜菜堿

10、(AAPB)合成：還可與脂肪酸甲酯反應(yīng)，則副產(chǎn)甲醇；與甘油酯反應(yīng)，則副產(chǎn)甘油還可與脂肪酸甲酯反應(yīng)，則副產(chǎn)甲醇；與甘油酯反應(yīng)，則副產(chǎn)甘油品種、性能、應(yīng)用： 月桂酰胺丙基甜菜堿(LAB) 椰油酰胺丙基甜菜堿(CAB) 油酰胺丙基甜菜堿(OAB) 該類表面活性劑與陽離子、陰離子、非離子表面活性劑配伍性好，不但具有理想的洗滌、調(diào)理、抗靜電和殺菌作用，而且刺激性低、柔軟性好，對(duì)皮膚作用溫和，泡沫豐富，有良好的粘度調(diào)節(jié)作用?？蓮V泛用于配制香波、浴劑、洗面奶、嬰兒洗滌用品、餐洗等。 磺基甜菜堿(SB) 用烷基磺酸取代羧基甜菜堿中的烷基羧酸，得磺基甜菜堿 與羧基甜菜堿的異同： 磺基甜菜堿因分子結(jié)構(gòu)中的負(fù)電荷中

11、心是強(qiáng)酸性的磺酸基官能團(tuán)，強(qiáng)堿性的季銨離子與具有同樣強(qiáng)酸性的磺酸基離子相平衡，因而其情形與羧基甜菜堿不一樣，它們不會(huì)形成外鹽，在幾乎所有pH范圍內(nèi)均維持兩性離子狀態(tài)，并可與其它所有表面活性劑配伍。它們可在酸、堿和強(qiáng)電解質(zhì)中穩(wěn)定存在，可以與堿金屬、堿土金屬及其它金屬離子配伍。羧基甜菜堿性能溫和，但化學(xué)穩(wěn)定性、鈣皂分散性不強(qiáng)，而磺基甜菜堿在這些性能上有所改善。合成： 可行的技術(shù)路線是采用長(zhǎng)鏈烷基叔胺和丙烯氯或表氯醇(環(huán)氧氯丙烷)、亞硫酸氫鈉為原料合成。 丙烯氯丙烯氯表氯醇表氯醇磺基甜菜堿磺基甜菜堿(SB) 羥磺基甜菜堿（羥磺基甜菜堿（HSB） 磺基甜菜堿化學(xué)結(jié)構(gòu)中，當(dāng)連接N與S的次甲基數(shù)CH2為3

12、時(shí)，其去污力、水溶性、鈣皂分散力最優(yōu)。 性能與應(yīng)用： 在洗滌劑配方中使用少量的磺基甜菜堿，可提高產(chǎn)品的潤(rùn)濕、起泡、去污和鈣皂分散等性能?；腔鸩藟A性能溫和，刺激性低，與陰離子表面活性劑混合，可降低其刺激性，因此，廣泛用于配制香波、浴液、洗面奶等個(gè)人保護(hù)用品。2 咪唑啉型 咪唑啉型兩性表面活性劑凡分子結(jié)構(gòu)中含有咪唑啉結(jié)構(gòu)的一類兩性表面活性劑。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 咪唑啉的母體結(jié)構(gòu)是咪唑，分子結(jié)構(gòu)為包含叔氮和亞胺基團(tuán)的五元雜環(huán)。二氫代咪唑被命名為咪唑啉。 CH2NNCH2CH2COOCH2CH2OHRCH2NNCH2RHOCH2CH2CH2COO2-2-烷基烷基-N-N- -羧甲基羧甲基-N-N-羥乙基咪唑

13、啉羥乙基咪唑啉 2-2-烷基烷基-N-N-羧甲基羧甲基-N-N-羥乙基咪唑啉羥乙基咪唑啉 合成 ： 咪唑啉兩性表面活性劑的合成分兩步 第一步：合成長(zhǎng)鏈烷基咪唑啉 第二步：使咪唑啉環(huán)帶上陰離子基團(tuán)。第一步： 生成1羥乙基2烷基咪唑啉 脂肪酸與羥乙基乙二胺反應(yīng)生成酰胺基胺： RCOOH + H2NCH2CH2NHCH2CH2OH RCONHCH2CH2NHCH2CH2OH 酰胺基胺在高溫下分子內(nèi)部失去一分子水形成環(huán)狀的1羥乙基2烷基咪唑啉： RCONHCH2CH2NHCH2CH2OH 分子內(nèi)分子內(nèi)失水失水 咪唑啉具有遇水水解的特征，長(zhǎng)鏈烷基咪唑啉在不同條件下水解時(shí)，可能存在兩種開環(huán)方式，從而產(chǎn)生兩

14、種酰胺基胺：水解產(chǎn)物以仲酰胺為主。水解反應(yīng)被堿催化而被酸抑制。水水解產(chǎn)物以仲酰胺為主。水解反應(yīng)被堿催化而被酸抑制。水解反應(yīng)速率隨堿濃度的增加而增加，而在酸性條件下，咪唑解反應(yīng)速率隨堿濃度的增加而增加，而在酸性條件下，咪唑啉環(huán)不易質(zhì)子化，水解速度很慢。啉環(huán)不易質(zhì)子化，水解速度很慢。 第二步：引入陰離子基團(tuán) 可在1羥基2烷基咪唑啉分子中引入的陰離子基團(tuán)有羧基、磺基、硫酸基、磷酸基等，其中主要的是羧基和磺基。 羧酸型咪唑啉： 常用的羧烷基化劑有氯乙酸鈉、丙烯酸及其衍生物，其中使用最廣泛的是氯乙酸鈉，用氫氧化鈉作催化劑，在此條件下，咪唑啉環(huán)非常容易發(fā)生水解開環(huán)，生成開環(huán)的單羧基和雙羧基結(jié)構(gòu)的兩性咪唑啉

15、混合物。反應(yīng)式 ：?jiǎn)昔然鶈昔然p羧基雙羧基磺酸型咪唑啉： 用環(huán)氧氯丙烷、亞硫酸氫鈉與咪唑啉反應(yīng)，可生成如下磺酸鹽： 產(chǎn)物組成： 兩性咪唑啉產(chǎn)品中活性物主要是開環(huán)咪唑啉結(jié)構(gòu)，是一種酰胺基氨基酸結(jié)構(gòu)。但該類物質(zhì)脫水后仍可形成咪唑啉環(huán)，所以習(xí)慣仍稱該類表面活性劑為咪唑啉型兩性表面活性劑。性能與應(yīng)用： 優(yōu)點(diǎn)具有極好的生物降解性能，能迅速完全地降解，無公害產(chǎn)生對(duì)皮膚和眼睛的剌激性極小發(fā)泡性很好 應(yīng)用化妝品助劑、香波、紡織助劑等石油、冶金、煤炭等工業(yè)領(lǐng)域的金屬緩蝕劑、清洗劑、破乳劑等 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)生產(chǎn)的兩性表面活性劑中，咪唑啉衍生物占其總量的60%以上3 氧化胺型 氧化胺是一四面體，其氮原子以配位鍵與氧原子相連，呈半極性，有稱陽離子型，也有稱非離子型。 但因其化學(xué)性質(zhì)與兩性離子型相似，它既能與陰離子表面活性劑相容，也能和非離子或陽離子活性劑相容，故并入兩性離子型活性劑中。它在中性和堿性溶液中顯示