表面活性剂第六章+两性离子表面活性剂
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两性离子型表面活性剂
1双性离子型表面活性剂双性离子型表面活性剂（即zwitterionic surfactants）是一种具有特殊结构、既有正电聚合，又有负电复制物的表面活性剂。
在液态状态下，双性离子型表面活性剂可以将形式为离子的阴离子和阳离子的离子交互作用，由此形成具有双重结构的双链表面活性剂。
它不仅具有极好的表面活性特性，而且具有良好的稳定性、环境友好性和降解特性。
2双性离子型表面活性剂的结构双性离子型表面活性剂是由离子性末端基团、非离子性核心基团和中间基团三部分构成的X-Y(X:离子性末端基团，Y：非离子性核心基团)及X-Z(X离子性末端基团，Z：中间非离子性基团)的衍生物，它的结构形式有很多，其中X可以表示含有羧基、磷酸配体或硝基基团，Y可以表示经了高级氧加成和脱水重构等各种微分反应后形成的各种基团，还可以表示未经高级氧化过程和脱水重构过程所构成的各种基团，Z可以表示H、底物或含有羧基的杂环基团等。
3双性离子型表面活性剂的分类双性离子型表面活性剂分为：有机磷型表面活性剂、有机硫型表面活性剂和有机氯型表面活性剂。
（1）有机磷型表面活性剂主要以磷及其衍生物为活性基团，如乙基磷酸（PEG）、化磷酸酯类表面活性剂，以及各种醚醚醚酰磷类表面活性剂等。
（2）有机硫型表面活性剂主要以含有硫基类通过加强环系表面活性剂，如醚硫酸酯表面活性剂、萘硫酸酯表面活性剂、双甲氧基硫醚表面活性剂等。
（3）有机氯型表面活性剂主要以含有氯或三氟乙酸酯位结构、以氨基酸衍生物组成的双链结构以及具有穿孔性双链氯烃类等构成，如氯化烷基磺酸钠表面活性剂、氯烷基氯化基磺酸钠表面活性剂等。
4双性离子型表面活性剂的特点双性离子型表面活性剂具有很高的表面活性能力，具有很好的水溶性能，对于水和油的分离效果很好，运用极广泛。
而且，它极易在水溶液中被氧化水解，无毒易降解，节省能源，清洁环境。
此外，双性离子型表面活性剂具有良好的稳定性和安全性，在稳定高原温度处理也能持续稳定使用，不易爆破或燃烧、不会凝结成固体。
两性离子表面活性剂
两性离子表面活性剂两性离子表面活性剂具有特殊的分子结构，在一个分子中同时带有两种电性的亲水基团，既具有正电荷的基团(如季铵盐)，又具有负电荷的基团(如羧基或磺酸基)，将阴阳离子集于一身，两者在水溶液中均能起到表面活性作用。
当然，阴阳离子本身是对立的，两性离子表面活性剂虽然同时带有两种离子，但不可能同时表现出阴阳离子表面活性剂的性质，要视使用环境条件而定。
两性离子表面活性剂在水溶液中发生电离，电离后所带的电性与溶液的pH值密切相关。
在等电点的pH值溶液中阴阳离子相互作用形成内盐，正负电性抵消后呈现非离子性，此时表面活性较差；在等电点以下的pH值溶液中呈阳离子性，显示阳离子表面活性剂的作用；在等电点以上的pH值溶液中呈阴离子性，显示阴离子表面活性剂的作用。
因此两性表面活性剂在酸性、碱性和中性溶液中均可使用，而且能够分别与阳离子或阴离子表面活性剂配伍使用，相容性好。
两性离子表面活性剂还有耐硬水、发泡力强、毒性低、对皮肤刺激性小等特点。
近年来，化妆品产品更加强调安全性和调理性，对表面活性剂的选择有所改变，在配方里更多地使用这类性质温和的两性离子表面活性剂。
下面介绍几种化妆品中常用的两性离子表面活性剂。
1 咪唑啉型两性表面活性剂两性咪唑啉是两性表面活性剂中应用最广的一类化合物。
一般的咪唑啉化合物是用乙二胺衍生物和脂肪酸缩合而成的一类环状叔胺化合物。
用咪唑啉衍生物与卤代羧酸进一步反应可以制得两性离子咪唑啉：这类化合物的疏水基团是连接在2位的长链烷基，亲水基团是羧乙基和羟乙基等。
由于在中性溶液中呈现内盐的结构，所以能够溶解或者分散在热水中。
在偏酸性环境中会表现出季铵盐化合物的性质，在水中的溶解度增加。
在碱性环境下相当于大分子量羧酸金属盐，水溶解性较差。
咪唑啉化合物在较高浓度的无机酸和电解质溶液中稳定，但可被过氧化氢和次氯酸盐氧化。
在偏酸性环境中由于活性基团带正电荷，能吸附在带负电荷的表面。
这种吸附作用在很大程度上决定了它的应用领域。
表面活性剂的应用—两性离子型
羧基甜菜碱 磺基甜菜碱
阳离子型
两性型 两性型（内盐）表面活性剂的应用ຫໍສະໝຸດ 两性离子型烷基二甲基甜菜碱
如：月桂基甜菜碱、肉豆蔻基甜菜碱、硬脂基甜菜碱等
N-(烷酰胺丙撑基)二甲基甜菜碱
如：月桂酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、 辛酰/癸酰胺丙基甜菜碱等
表面活性剂的应用—两性离子型
➢ 同一分子结构中，有可能同时存在被桥链(碳氢链、碳氟链等)连接的一个或多个正、负电荷中心的表面 活性剂。(具有表面活性的分子残基中，同时包含彼此不可被电离的正负电荷中心的表面活性剂)
➢ 较为突出的调理作用，对皮肤作用温和，无刺激；抗静电、兼具润湿性和起泡性；耐硬水及较高浓度 电解质；可与几乎所有其他类型表面活性剂配伍。
氧化胺 叔胺和过氧化氢或过氧酸的反应产物。中性或碱性条件下其以不电离的水合物存在， 显非离子性；酸性溶液中，显弱阳离子性。
⇌ R3NO + H+ R3NOH+
➢ 起泡和稳泡能力优于烷基醇酰胺，具有一定的增稠作用；去污力较差，可作助洗剂。 ➢ 较为突出的调理作用，抗静电；对皮肤作用温和，无刺激。
表面活性剂的应用—两性离子型
➢ 按正电荷中心N原子分为两大类： (1)含弱碱性N原子(仲胺或叔胺基团) + (2)含强碱性N原子(季铵基团)
表面活性剂的应用—两性离子型
（1）含弱碱性N原子(仲胺或叔胺基团)，因质子化作用可带一价正电荷，称两性表面活性剂。
如：月桂氨基丙酸(钠)、椰油酰氨基丙酸钠、N-C12-18酰基谷氨酸
表面活性剂的应用—两性离子型
烷基二甲基氧化胺
月桂基胺氧化物 椰油胺氧化物 肉豆蔻胺氧化物 硬脂胺氧化物 油胺氧化物
二(2-羟乙基)烷基氧化胺
第六章 表面活性物质,表面活性剂
6）聚氧乙烯烷基胺
x、y较小时，不溶于水而溶于油，但因有机胺结构， 可溶于低pH值的酸性水溶液。也因于此，它同时具有非 离子及阳离子活性剂的一些特性，如耐酸，不耐碱，可 杀菌等。x、y数目较大时，非离子特性上升，阳离子特 性下降，可与阴离子表活剂混合使用，常用于人造丝生 产中，改进纤维丝的强度，并保持喷丝孔结。
的洗涤剂、乳化。
4）苯酚聚氧乙烯醚（P型表活剂），n=1-30 5）Pluronic型表面活性剂 聚丙二醇与环氧乙烷加成物，最初以“聚醚”的商品 名出现，故称之为聚醚型非离子表面活性剂。
工业上习惯于用4个数字表示这一类活性剂，如 “2070”其分子式中a=c=53，b=34，4个数字中的头丙位 数20代表分子量约为2000，后两位数70代表聚氧乙烯部分 的分子量，占整个分子量的70%。
④磷酸酯盐 与硫酸酯盐相似，但有单酯盐和双酯盐两种。如：
用途：乳化剂，抗静电剂及抗蚀剂
优点：低泡，抗电解质及抗硬水性较强,
应用不多，生产较少。
2、阳（或正）离子表面活性剂 铵 盐 型
通式：[RNH3]+·CL- 或 RNH2·HAc
用途：酸性介质中作乳化、分散、润湿剂、浮选剂。
局限性：PH较高时（pH>7），自由胺易析出，失去表面活性
如月桂醇聚氧乙烯醚的合成
由于这类表面活性剂的亲油基不同，种类较多，可进一 步分类： 1）脂肪醇聚氧乙烯醚，R―O(C2H4O)nH 平平加型Perqqal R中的C原子数8-18 n=1-45 稳定性较好，较易生物降解，较好的水溶性，润滑性好。
2）脂肪酸聚氧乙烯酯RCOO(C2H4O)nH
制备：a与EO缩合 b与聚乙二醇脂化
第六章 表面活性物质
物质溶于水后，对水的表面张力的影响大致有三种情 况，如图6-1所示：
第6章两性表面活性剂
当十二胺与丙烯酸甲酯的比例为1:2时, 当十二胺与丙烯酸甲酯的比例为1:2时, 则可得到二羧酸.
二,甜菜碱型两性离子表面活性剂
甜菜碱型两性离子表面活性剂是指甜 菜碱中的甲基被长链烷基取代后的产物, 即:
式中R C12~18.这类化合物是由季铵盐型 式中R为C12~18.这类化合物是由季铵盐型 阳离子部分和羧酸盐型阴离子部分构成的.
二,分类 按阴离子部分的亲水基类型分类:羧酸 盐型,磺酸盐型,硫酸酯盐型,磷酸 酯盐型 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.
按酸性基和碱性基分类
等电点区
等电点:又称等电区或等电带,在静电场中, 由于电荷作用,阴离子形式存在的两性表 面活性剂离子将向阳极移动,以阳离子形 式存在的离子将向阴极移动.在一个狭窄 的PH值范围内,两性表面活性剂以内盐的 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,即分子内的静电荷为零.此 时溶液的PH值被称为该表面活性剂的等电 时溶液的PH值被称为该表面活性剂的等电 点.
第6章 两性离子表面活性剂
第一节 两性离子型表面活性剂概述 国外:两性表面活性剂开发较晚,1937 年美国专利率先开始了这类表面活性剂的 报道,1940年开发出甜菜碱型两性表面 活性剂.1977年美国大概有20多种两性 表面活性剂列入商品生产并投放市场.
国内:我国是在20世纪70年代开始对其的 研究和生产的,品种很少,主要是甜菜碱 型,氨基酸型和咪唑啉型.到2002年我国 两性表面活性剂只有5000吨/年,占表面 活性剂总量的0.5%.我国的两性表面活性 剂的应用和研究仍处于起步状态.
1.洗涤剂及香波组分:安全性好,毒 1.洗涤剂及香波组分:安全性好,毒 性低,对皮肤和眼睛的刺激性小可 用于婴儿用品中. 2.杀菌性:可用于外科手术,医疗器 2.杀菌性:可用于外科手术,医疗器 械等的消毒.
染整助剂 第六章 表面活性剂化学结构和性能的关系
（三）疏水基与表面活性剂性能的关系
1、疏水基的疏水性
全氟烃基＞硅氧烷基＞一般碳氢链基 脂肪族烷烃≥环烷烃＞脂肪族烯烃＞脂肪基芳香烃 ＞芳香烃＞带弱亲水基的烃基
2、 疏水基长度的影响
在同一品种的表面活性剂中，随疏水基碳链增长， 其溶解度、cmc减小，降低表面张力的能力增大。
3、疏水基支链的影响
分子大小相同，一般有分支结构的表面活性剂不易形成胶 团，其cmc比直链者高，但有分支者降低表面张力的能力较强， 即γcmc低。 有分支者具较好的润湿、渗透性能，但去污性能较差。
(CH2)7COOK
混合表面活性剂
HLB＝ WaHLBa+WbHLBb
Wa+Wb
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练
习
1、判断下列表面活性剂属哪种类型，并计算HLB值。
C16H33SO3Na C12H25 N(CH3)2 HCl
C12H25OSO3Na
2、30％的Tween20(HLB值为16.7)与63％的Span20 (HLB值为8.6)混合的表面活性剂的HLB值为多少？
（二）亲水基与表面活性剂性质关系
1、亲水基类型与表面活性剂性质的关系
不同亲水基对表面活性剂性能的影响主要在溶解性、化学稳定性、 生物降解性、安全性（毒性）、温和性（刺激性）等方面。
2、亲水基大小与表面活性剂性质关系 3、亲水基位置与表面活性剂性质的关系
亲水基类型与表面活性剂性质的关系
溶解性
离子型表面活性剂水溶性随温度升高而增加，具Krafft点； 非离子表面活性剂水溶性随温度升高而减小，具浊点。
4、疏水基数目的影响
季铵盐正离子表面活性剂中烷基链数目的影响与疏水链分支的 情况相似。
（四）表面活性剂分子大小与其性质的关系
两性表面活性剂_一_两性表面活性剂概述
在高 于克 拉夫 特 点的 温 度条 件 下使 用 才能 发挥 效 用[ 6] 。表 3 列出一些典型两性表面活性剂的克拉夫特 点。
表 3 一些两性表面活性剂的克拉夫特点
两性表面活性剂
KP
CH 3
C16H33 N Ý CH2COO ß
17
CH 3
O
CH3
C15H31C NHCH2CH 2CH2N Ý CH2CO O ß
子型式, 即阳离子型, 两性离子型和阴离 子型之间转 则显示出另外两种不同的离子变换特征, 例如对羧基
换, 这是含弱碱性 N 原子的两性表面活性剂的显著特 甜菜碱而言:
CH3 R N+ COOHCl-
CH3
CH 3
HCl R N+ CH2CO O- NaOH R N + CH2COO- N a+
CH3
在外界电场, 以阴离子形式存在的两性表面活性 界提供质子来抑制负电荷中心的解离, 使正负电荷中
剂会向阳极迁移, 以阳离子形式存在的两性表面活性 心达到平衡; 反之亦然。除了正、负电荷中心的强度是
剂则将向阴极迁移, 而以内盐形式存在的两性表面活 性剂在外界电场中不会向两极迁移, 此条件下的溶液 的 pH 值就被称作两性表面活性剂的等电点( pl) 。由
OH
参考文献:
[ 1] 方云. 两性表面活性剂的进展[ A] . 93. 日用 化工学术 研讨会文 集
[ C] . 无锡: 1993.
[ 2] 方云. 两性表面活性剂的开发和应用[A] . 化工部工业表面活性 剂
信息中心, 工业表面活性剂技术经济文集( 2) [ C ] . 大连: 大连出 版
社, 1996. 96- 106.
CH3
表面活性剂第六章+两性离子表面活性剂
-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。
pH < 4 阳离子表面活性剂
pH = 4
pH > 4 阴离子表面活性剂
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。 (?)
3.N-长链烷氧基羧酸型甜菜碱两性表活剂合成
烷基氯甲基醚（硫醚化合物）+ N,N-二甲基氨基乙酸钠
CH3
CH3
RCOCH2Cl
N
CH2COOH
NaOH C2H5OH
RCOCH2
N
CH3
CH3
CH2COO－
有较强的发泡能力，是很好的发泡剂
4.N-长链烷硫代羧酸型甜菜碱两性表活剂合成
由α－烷基硫代丙胺和甲醛、甲酸反应生成中间体N（烷基硫代丙撑基）二甲胺，然后加入氯乙酸钠反应
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
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。
pH < 4 阳离子表面活性剂
pH = 4
pH > 4 阴离子表面活性剂
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。 (?)
3.N-长链烷氧基羧酸型甜菜碱两性表活剂合成
烷基氯甲基醚（硫醚化合物）+ N,N-二甲基氨基乙酸钠
CH3
CH3
RCOCH2Cl
N
CH2COOH
NaOH C2H5OH
RCOCH2
N
CH3
CH3
CH2COO－
有较强的发泡能力，是很好的发泡剂
4.N-长链烷硫代羧酸型甜菜碱两性表活剂合成
由α－烷基硫代丙胺和甲醛、甲酸反应生成中间体N（烷基硫代丙撑基）二甲胺，然后加入氯乙酸钠反应
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
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第六章 两性表面活性剂
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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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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
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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
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pH > 4 阴离子表面活性剂
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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。
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6.2.2临界胶束浓度与pH值的关系
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。
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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。
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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。
9
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
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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。
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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。
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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 。
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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。
3
表面活性剂
离子型
1 阴离子型表面活性 剂
2 阳离子型表面活性 剂
3 两性表面活性剂
非离子型
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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。
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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(-)。
甜菜碱型表面活性剂
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2 咪唑啉型 属于甜菜碱型
具有其他表面活性剂 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 洗发香波，而且在婴儿 用品上前景广阔。
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3 氨基酸型
R N H 2C 2H 4C O O
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。
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。 (?)
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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；
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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
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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。
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6.2 两性表面活性剂的性质
随着烷基链碳数的增加，cmc明显降低。
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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；(?)
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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； 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。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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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
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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
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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。
8、良好的杀菌性和抑霉性。 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%。
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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
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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 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。
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以氨基丙酸为例
PH<4
PH≈4
PH>4
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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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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
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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
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pH > 4 阴离子表面活性剂
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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。
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6.2.2临界胶束浓度与pH值的关系
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。
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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。
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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。
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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
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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。
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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。
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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 。
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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。
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表面活性剂
离子型
1 阴离子型表面活性 剂
2 阳离子型表面活性 剂
3 两性表面活性剂
非离子型
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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。
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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(-)。
甜菜碱型表面活性剂
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2 咪唑啉型 属于甜菜碱型
具有其他表面活性剂 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 洗发香波，而且在婴儿 用品上前景广阔。
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3 氨基酸型
R N H 2C 2H 4C O O
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。
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。 (?)
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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；
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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
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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。
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6.2 两性表面活性剂的性质
随着烷基链碳数的增加，cmc明显降低。
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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；(?)
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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； 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。
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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
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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
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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。
8、良好的杀菌性和抑霉性。 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%。
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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
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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 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。
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以氨基丙酸为例
PH<4
PH≈4
PH>4
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