两性离子型表面活性剂
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。
阳离子、两性离子、非离子表面活性剂
②具有良好的抗静电作用 当阳离子表面活性剂吸附吸在纤维表面，形成一定向 吸附膜后，中和了纤维表面的负电荷，减少了因摩擦产生 的自由电子，因而，具有良好的抗静电作用；
③杀菌作用显著
很稀的溶液（1/10000-1/100000）即有杀菌效果，这是 由于细菌被强力吸附后，阻止了细菌的呼吸作用和糖解作用 所致
如十二烷基三甲基氯化铵（防粘剂DT或 1231），合成如下：
C12H25N(CH3)3 Cl C12H25
3 3
C12H25NH2 + 3 CH3Cl C12H25N(CH3)2 + CH3Cl
. N(CH ) .Cl
代表产品： 十二烷基三甲基溴化铵（阳离子表面活性剂1231）； 十八烷基三甲基氯化铵（阳离子表面活性剂1831）； 十六烷基三甲基溴化铵（阳离子表面活性剂1631）。
4.具有极好的耐硬水性和耐高浓度电解质， 甚至在海水中也可以有效地使用。
5.对植物纤维有益的柔软平滑性和抗静电 性。
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。 8.具有一定的杀菌性和抑霉性。 9.有良好的生物降解性。
表面活性剂的发展现状
2009年阴离子型表面活性剂产量占比仍 为最大，为56％；非离子表面活性剂， 占35%；阳离子和两性离子表面活性剂 合占10%。
（二）、山梨醇及失水山梨醇的脂肪酸酯
1. span 失水山梨醇脂肪酸酯也称山梨醇酐烷基酯， 商品名为司盘(span)。山梨醇可由葡萄糖 加氢制得，是具有六个羟基的多元醇。由 于分子中没有醛基，所以对热和氧稳定。 与脂肪酸反应不会分解或着色。
失水山梨醇酯不溶于水，很少单 独使用，但与其它水溶性表面活性 剂复配，具有良好的乳化力，尤其 与失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚 （Ｔｗｅｅｎ）复配பைடு நூலகம்为有效。
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
两性离子型表面活性剂
两性离子型表面活性剂
定义：两性离子型 表面活性剂系指分 子中同时具有正负 电荷基团，随着介 质的pH值不同，可 成为阳离子型，也 可成为阴离子型。
分类：有天然品， 也有人工合成制品。
两性离子型表面活性剂
卵磷脂：是天然的两性离子型表面活性剂， 是由磷酸型的阴离子部分和季铵盐型的阳 离子部分组成，其结构式如下
两性离子型表面活性剂
甜菜碱型; 甜菜碱型两性离子型表面活性剂的最大
优点是无论在酸性、中性或碱性水溶液中均 易溶，在等电点时也无沉淀，适用于任何pH 环境。 例如、
烷基二甲基甜菜碱〔RN+(CH3)2CH2COO-〕
两性离子型表面活性剂
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，如水，但对油脂的乳化作用很强，可制成油 滴很小，且不易破坏的乳剂。
两性离子型表面活性剂
卵磷脂的应用 用于制备注射用乳剂的
主要附加剂。如在脂肪 乳注射液中，卵磷脂可 辅助治疗动脉粥样硬化， 脂肪肝，以及小儿湿疹， 神经衰弱症。在药用辅 料中作增溶剂、乳化剂 及油脂类的抗化剂。
两性离子型表面活性剂
合
表 面 活 性 剂
成 的 两 性 离 子
型
构成其阳离子部分 的是铵盐或季铵盐，阴 离子部分主要有羧酸盐、 硫酸酯、磷酸酯、磺酸 盐等。
羧酸盐型又分为氨 基酸型和甜菜碱型两类
两性离子型表面活性剂
氨基酸型： 氨基酸型两
性离子型表面活 性剂在等电点 （一般为微酸性） 时亲水性减弱， 可能产生沉淀。
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。
表面活性剂的分类及性质
表面活性剂的分类及性质一、表面活性剂概念：能使水的表面张力下降的物质称为水的表面活性剂（surfactant）。
结构特征：具有极性的亲水基和非极性的疏水基，且两部分分别处于表面活性剂分子的两端。
表面活性剂称之为两性分子（亲水亲油分子），但两性分子不一定是表面活性剂。
二、表面活性剂的类型（一）阴离子型（二）阳离子型表面活性剂（三）两性离子型表面活性剂分子中同时具有正电荷基团和负电荷基团的表面活性剂称之为两性离子型表面活性剂。
（四）非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂的两亲性常以其分子亲水和疏水的平衡值(HLB值)表示。
HLB值越低，亲酯越强。
（五）高分子型表面活性剂特点：相对分子量数千以上，有时达数十万，分子内有极性和非极性部分。
常用：蛋白质、阿拉伯胶、树脂、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺。
三、表面活性剂溶液的表面性质液体表面存在表面张力，使液体表面有收缩的趋势。
收缩的液体表面处于最低的能量状态。
两亲性分子在水溶液中趋于表面聚集，疏水基远离水相而获得最低自由能。
由于水分子与非极性基团分子间相互吸引力小于水分子与水分子间的相互吸引力，所以表面收缩力减少。
四、表面活性剂在溶液中形成胶束理论在临界胶束浓度时，溶液的性质如渗透压、密度、界面张力、摩尔电导都存在突变现象。
胶束的种类：（一）离子型表面活性剂（二）非离子型表面活性剂常温下，聚氧乙烯基的聚合度较大时，胶束呈网状；升温时，聚氧乙烯基与水分子之间的氢键被破环，发生失水，胶束则变为球状。
（三）高分子型表面活性剂一些高分子型表面活性剂，分子很长，在溶液中卷曲形成聚氧乙烯基为表面，聚氧丙烯基为内核的胶束，一个或几个分子就可以形成胶束。
表面活性剂的分类方法
表面活性剂的分类方法表面活性剂的分类方法有以下几种：1、按表面活性别在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型分为非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子性；2、按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为水溶性和油溶性表面活性剂；3、按分子量分类，可将分子量大于104者称为高分子表面活性剂，分子量在103~104者称为中分子量表面活性剂及分子量在102~l03者称为低分子量表面活性剂。
在这些分类方法中常用的是按表面活性剂在水溶液中能否解离及解离后所带电荷类型来分类。
1、阴离子表面活性剂阴离子型表面活性既是具有阴离子亲水性基团的表面活性剂。
它们在整个表面活性剂生产中占有相当大的比重，据统计，世界表面活性剂总产量的40%属于这一类2、阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂正好与阴离子表面活性剂结构相反。
如图所示，其亲水基一端是阳离子，故常称之为“逆性肥皂”或“阳性皂”。
阳离子表面活性剂水溶液，大多呈酸性。
而阴离子表面活性剂水溶液，一般为中性或碱性，与前者正好相反。
这是因为在中和时，各自的酸碱强度不同而造成的。
3、两性表面活性剂广义地说，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。
然而，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，在憎水基一端既有阳离子(+)也有阴离子(-)，是两者结合在一起的表面活性剂甜菜碱型表面活性剂两性表面活性剂主要由氨基酸型和甜菜碱型两类其中的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。
甜菜碱型两性表面活性剂与氨基酸型两性表面活性剂最大的差别是前者无论是在酸性、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。
4、非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂在水溶液中不电离，其亲水基主要是由具有一定数量的含氧基团成。
正是这一特点决定了非离子型表面活性剂在某些方面比离子型表面活性剂优越。
两性离子型表面活性剂
两性离子型表面活性剂表面活性剂（Surfactants）是一类丰富多样的物质，可以影响液体、气体、固体和液体固体接触界面和相互作用。
表面活性剂可以起到很多作用，例如分解油脂、溶解有机物、改变液体的粘度和表面张力、增加液体的湿润性和乳液的密度、改变乳化的稳定性、增强洗涤性和抗衣物污染力等。
表面活性剂可以按照多种不同的类别划分。
其中，两性离子型表面活性剂是一类有机化合物，其分子中有一个极性基团（一般为芳环基团或羧基基团）以及一个非极性基团（一般为烷基基团或芳香族基团）。
它们是通过氢键和电解质离子来进行侧链的连接，具有良好的亲水性和亲油性，并且有较强的稳定性、制剂性能和耐热性。
而其最大的特点，就是能够形成各种不同的体系，如液晶体、乳状液、膜等，使其有更广泛的应用前景。
由于两性离子型表面活性剂的独特的结构和性质，它们在农药、医药、洗涤剂、农膜材料、油墨、香料、染料和橡胶等行业得到了广泛的应用，特别是在制剂中发挥着重要作用。
两性离子型表面活性剂可以增加液体的粘度，从而提高液体的附着力，增强液体的凝结效果和活性物质的有效剂量，以及提高洗涤剂的清洁能力。
此外，两性离子型表面活性剂还具有使液滴微粒悬浮的能力，可以促进物质的转移，从而改善物质的分散性。
除此之外，由于两性离子型表面活性剂具有抗氧化作用，经常被用于食品中以抗氧化保护食品，同时也可以用于医药、染料和纺织品中，以有效防止这些物质的氧化反应，如UV反应。
综上所述，两性离子型表面活性剂的独特的结构和性质，在各行各业的应用中发挥了多方面的作用，且具有良好的热稳定性、耐久性和耐受性，是众多表面活性剂中最重要的一类。
未来，随着技术的发展，希望能够研发新的两性离子型表面活性剂，以满足各种不同应用需求，实现更多的价值。
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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
两性离子型表面活性剂
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。
由于卵磷脂有R1和R2两个疏水基团，故不溶于水，但对油 脂的乳化作用很强，可制成油滴很小，且不易破坏的乳剂。
两ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ离子型表面活性剂
• 卵磷脂的应用 用于制备注射用乳剂的主要附
加剂。如在脂肪乳注射液中，卵 磷脂可辅助治疗动脉粥样硬化， 脂肪肝，以及小儿湿疹，神经衰 弱症。在药用辅料中作增溶剂、 乳化剂及油脂类的抗化剂。
两性离子型表面活性剂
两性离子型表面活性剂
• 定义：两性离子型表面活性 剂系指分子中同时具有正负 电荷基团，随着介质的pH 值不同，可成为阳离子型， 也可成为阴离子型。
• 分类：有天然品，也有人工 合成制品。
两性离子型表面活性剂
卵磷脂：是天然的两性离子型表面活性剂，是由磷酸型的 阴离子部分和季铵盐型的阳离子部分组成，其结构式如下
两性离子型表面活性剂
以氨基丙酸为例
PH<4 PH≈4 PH>4
两性离子型表面活性剂
• 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
两性离子型表面活性剂
两性离子型表面活性剂
合 表 面 活 性 剂 成 的 两 性 离 子
型
构成其阳离子部分的是铵盐 或季铵盐，阴离子部分主要有羧 酸盐、硫酸酯、磷酸酯、磺酸盐 等。
羧酸盐型又分为氨基酸型和 甜菜碱型两类
两性离子型表面活性剂
氨基酸型： 氨基酸型两性离子
型表面活性剂在等电点 （一般为微酸性）时亲 水性减弱，可能产生沉 淀。
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。
两性离子型表面活性剂
甜菜碱型; 甜菜碱型两性离子型表面活性剂的最大优点是无论在酸性、中性
或碱性水溶液中均易溶，在等电点时也无沉淀，适用于任何pH环境。 例如、
烷基二甲基甜菜碱〔RN+(CH3)2CH2COO-〕
两性离子型表面活性剂
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。