两性表面活性剂..

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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。

两性表面活性剂

两性表面活性剂

17.09.2019
表面活性剂化学
21
6.3.3 硫酸酯甜菜碱的合成
CH 3 R N+ (C H2)n O S O3
CH 3
N=2-3
17.09.2019
表面活性剂化学
22
1 叔胺 + 氯醇
引入羟基 再硫酸酯化
CH 3
HSO3Cl,2NaOH
R N +Cl(CH2)nOH
CH 3
CH 3
R N+ (C H2)n O S O3
17.09.2019
表面活性剂化学
14
6.3 两性表面活性剂的合成
6.3.1 羧酸甜菜碱的合成
17.09.2019
表面活性剂化学
15
1 氯乙酸钠法
叔胺 + 氯乙酸钠
17.09.2019
表面活性剂化学
16
2 卤代烷和氨基酸钠 3 卤代烷和氨基酸酯 4 α-溴代脂肪酸与叔胺 5 烷基氯甲基醚与氨基酸 6 不饱和羧酸与叔胺
17.09.2019
表面活性剂化学
28
3 高级脂肪胺 + 氯乙酸钠 R - NH2 + ClCH2COONa
NaOH R – N+H – CH2 – COO - Na
17.09.2019
表面活性剂化学
29
6.4 两性表面活性剂的应用
6.4.1 洗涤剂及香波组分 6.4.2 杀菌剂 6.4.3 纤维柔软剂 6.4.4 缩绒剂 6.4.5 抗静电剂
17.09.2019
表面活性剂化学
35
5 “八重美白” 的诱惑
最近有的电视广告在不停地播出几分钟就能让人 看到肤色神奇变白的产品:

两性表面活性剂_一_两性表面活性剂概述

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

12 两性表面活性剂

12 两性表面活性剂

( C3H6O )n H ( C3H6O )n H
CH2O ( C2H4O ) m
CP5 其它类型的表面活性剂

此外,还可用带有环氧官能团有机的硅化合
物与HO-PE桥连,可制得含硅共聚醚类。例如:
CH3 C2H5O Si CH3 C2H5O C3H6 OCH2CH CH3 Si CH3 O C3H6 CH2
(三)主要性能及用途 1、性能:——P17(划书) 生产制造成本较高,具有良好的表面活性、泡沫、渗透、抗静电、 抗菌和织物柔软性能,对皮肤温和、刺激性小,毒性极低,具有良好 的杀菌作用,与其他类型表面活性剂配伍性好,一般与其他类型表面 活性剂配合使用。 CH2 2、用途——P17 (划书) (四)典型产品 N CH2 1、咪唑啉型 (1)一般结构
CP5 其它类型的表面活性剂

含硼表面活性剂的沸点一般都很高;不挥发,高
温下极稳定,但能水解。与单甘油酯和酸性硼酸烷基甘
油酯相比,具有优良的表面活性。抗菌性试验表明,有
机硼表面活性剂具有很好的抗菌性,其抗菌性的强弱不 仅取决于硼的含量,还与表面活性剂的结构密切相关。 半极性有机硼表面活性剂不但具有抗菌性,而且毒性低, 如液体硼酸双甘酯单棕榈酸酯的大白鼠口服量达
R C +N CH2CH2OH
其中:R为C7~C17饱和或不饱和烃 (2)一般性能及用途 性质温和,对皮肤和眼睛的刺激性小,并有良好的发泡力。广泛应用 于婴儿浴用香波和低刺激性香波中,也用于化妆品和清洁剂制造,纤维的 柔软剂和抗静电剂。
2、甜菜碱型 (1)一般结构:
R
CH3 N
+
CH2COO
-
CH3
油溶性有机硼表面活性剂是一种半极性化合 物,其分子结构通式为:

两性表面活性剂

两性表面活性剂
H2 C CH2 N (CH2)3COO CH2CH2OH
12
(2)磺酸盐型:-SO3M
结构通式: 氨基酸型: 甜菜碱型: R-NHCH2CH2CH2SO3Na R-N+(CH3)2-CH2CH2CH2SO3¯
H2 C N CH2 N+ CH2CH2OH (CH2)3SO313
咪唑啉型:
R C
(3)硫酸酯盐型: -OSO3M
示两性表面活性剂酸 性基团和碱性基团 (氨基)的解离常数,
pKa pKb pI= 2
那么该表面活性剂的 等电点(pI)可由右
式表示:
Байду номын сангаас22
• 两性表面活性剂的等电点可以反映该活性剂正、负
(CH2CH2O)pH R N (CH2CH2O)qH CH3
5
(4)同时具有阳离子、阴离子和非离子亲 水基团的两性表面活性剂,如:
CH3 R O(CH2CH2O)nCH2 CH CH2 OH N CH2 CH3 COO
6
本课程所讨论的两性表面活性剂只涉及分子 结构中同时含有阳离子和阴离子亲水基团的表面 活性剂,或者说亲油基上同时连有阳离子和阴离 子的表面活性剂,也可说在分子中同时含有酸式 或碱式亲水基的表面活性剂。也就是前面提到的 (1)和(4)类型的表面活性剂。而其余两种情 况则分别归属在阴离子和阳离子表面活性剂中。
和α-亚氨基羧酸型, 分子结构如下:
RNH2 CH2CH2COO
N-烷基-β-氨基丙酸:
N-烷基-α-亚氨基羧酸: RCHCOO
NH2R
18
(4)氧化胺型: 分子结构通式如下:
R2
R1 N+
R3
O-
在上述两种分类方法中,按整体结构分类的

第6章_两性表面活性剂

第6章_两性表面活性剂

叔胺 + 氯乙基磺酸 盐
2019/7/24
表面活性剂化学
12
叔胺
+ NaHSO4 + 环氧氯丙
2019/7/24
表面活性剂化学
13
叔胺 + 磺酸环内酯
2019/7/24
表面活性剂化学
14
叔胺 + 氯代丙烯 + NaHSO4
2019/7/24
表面活性剂化学
15
6.3.3 硫酸酯甜菜碱的合成
CH 3 R N + ( C H 2)n O S O 3
7
2 临界胶束浓度与pH的关系
阳离子 pH变大,cmc减小 阴离子
3 pH对表面活性剂溶解度和发泡性的影响
4 pH对基质上的吸附量及杀菌性的影响
pH
pI
5 甜菜碱型表面活性剂CMC与碳链长度的关系
碳链越长,表面活性越高,cmc越小
6去污力 烷基链为12-16个碳原子去污效果最佳。
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R - NH2 + CH2=CHCN
R – N+H – CH2CH2 – CN
NaOH
R – N+H – CH2CH2 – COO – Na
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表面活性剂化学
21
3 高级脂肪胺 + 氯乙酸钠 R - NH2 + ClCH2COONa
R – N+H – CH2 – COO - Na
2019/7/24
CH 3
N=2-3
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表面活性剂化学
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1 叔胺 + 氯醇
引入羟基 再硫酸酯化
CH3
HSO3Cl,2NaOH

表面活性剂两性表面活性剂

表面活性剂两性表面活性剂
CH2COOH
2-十七烷基-1-羟乙基-1-羧甲基-2-咪唑啉
2-heptadecyl-1-hydroxyethyl-1-carboxymethyl-2-imidazoline
• 制备
咪唑啉型两性表面活性剂的合成一般分两步进行: 首先,脂肪酸与多胺(如β-羟乙基乙二胺)反应 失水生成咪唑啉环:
其次,咪唑啉环在碱性条件下与氯乙酸钠反应而得 到最终产品:
咪唑啉型(Imidazoline)两性表面活性剂
• 命名与结构
含脂肪烃咪唑啉的羧基两性表面活性剂已占其中的一大类
咪唑结构: N
2-咪唑啉:
4 3N
5
N
3-咪唑啉:3N 4 5
2
NH 1
NH
21
4-咪唑啉:
34 HN
5
NH 21
其命名主要看双键的位置。
代表产品结构及名称:
N
C17H35
N CH2CH2OH
叔胺与氯乙酸甲酯反应:
R3N + ClCH2COOCH3
[R3NCH2COOCH3]+Cl-
NaOH R3N+CH2COO- + CH3OH + NaCl
反应先在甲醇中回流,反应结束后冷却,缓慢加入 95%的NaOH,控制温度在45~50℃,反应1h,再回流 皂化3h,冷却除NaCl。
• 羧基化反应
羧基化反应所用阴离子羧基化试剂有:氯乙酸钠、 甲基丙烯酸酯、丙烯酸、1,3丙磺内酯、2-羟基-1,3-丙磺 内酯等。常用的是氯乙酸钠 (ClCH2COONa)。
用氯乙酸钠羧基化时可用氢氧化钠为催化剂,在 60~100℃下进行反应,但这时易水解,得到直链仲酰 胺化合物。同时用氯乙酸钠羧基化的产物含盐(NaCl) 量很高。

两性表面活性剂【共65张PPT】

两性表面活性剂【共65张PPT】

表面活性剂结构对钙皂分散力的影响
钙皂分散力 (lime soap disporsing rate , LSDR) 钙皂分散分散指数
100g油酸钠 在 硬度333mg/L的硬水中维持分散,
恰好无钙皂沉淀发生的分散剂的质量(g)
LSDR数值越低,表面活性剂对钙皂的分 散能力越高。
1、两性表面活性剂的烷基R的碳链增 长,或氮原子与羧基间的碳原子数n由1 增加至3时,活性剂的钙皂分散力有所提 高,LSDR值降低。 2、当表面活性剂分子上引入酰氨基或将 羧基转换成磺酸基或硫酸基时,会使钙 皂分散力大大提高,LSDR数值降低。
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。
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(-)。
整个表面活性剂中开发较晚的一类:
1937年 专利开始报道;
1940年 杜邦公司首次报道了甜菜碱系两性表面活性 剂;
甜菜碱是由Sheihler早期从甜菜中提取 出来的天然含氮化合物,其化学名为三甲 基乙酸铵。
目前“甜菜碱(Betaines)”一词已冠于 所有类似此结构的化合物,并已扩展到含 硫及含磷的类似化合物。
天然甜菜碱不具有表面活性,只有 当其中一个CH3被长链烷基取代后才具 有表面活性,人们称该类物质为甜菜 碱型表面活性剂。
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。
以氨基丙酸为例
PH﹥4
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2、十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱:因结 构中同时带有羟基的阴离子和阳离子基团, 不仅具有两性表面活性剂的所有优点,还具 有耐高浓度酸、碱盐,良好的乳化性、分散 性和抗静电性,以及具有杀菌、抑霉性和粘 弹性等,是恶性循环能优异的表面活性剂。 已可以广泛应用于日用化工、油田驱油、压 裂、酸化等多个领域。
»HLB=3~8 可作为W/O型乳化剂 HLB=7~9 可作为润湿剂 HLB=8~18 可作为O/W型乳化剂 HLB=15以上 可作为增溶剂
• 甜菜碱型
• 1、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱:一种两性离子表 面活性剂,在酸性及碱性条件下均具有优良的稳 定性,分别呈现阳和阴离子性,常与阴、阳离子 和非离子表面活性剂并用,其配伍性能良好。无 毒,刺激性小,易溶于水,对酸碱稳定,泡沫多, 去污力强,具有优良的增稠性、柔软性、杀菌性、 抗静电性、抗硬水性。能显著提高洗涤类产品的 柔软、调理和低温稳定性。
十二烷基甜菜碱
• 实验原理:烷基甜菜碱,即N-烷基-N,N-二甲基 甜菜碱,是一种羧酸盐型两性离子表面活性剂, 其结构式为: • CH3 • | • R—N+ —CH2COO— • | • CH3 • 从十二烷基胺开始,与甲醛和甲酸发生还 原胺基化反应(
Leuckart反应),生成二甲基十二烷基按, 后者再与氯乙酸那进行季铵化反应,生成产 物十二烷基甜菜碱。 n-C12H25NH2+2CH2O+2HCOOHnC12H25N(CH3)2+2CO2+2H2O n-C12H25N(CH3)2+ClCH2COONanC12H25N+(CH3)2CHCOO—+NaCl
HLB值的概念
• 亲水亲油平衡值(hydrophile-lipophile balance,HLB)是表面活性剂分子中亲水 和亲油基团对油或水的综合亲合力。 • 数值范围:HLB值范围为0~40,其中非离 子表面活性剂HLB值范围为0~20。 • HLB 值愈大,亲水性愈强; HLB 值愈小, 亲油性愈强。
1 具有等电点 2 可以和所有其他类型的表面活性剂复配 3 毒性低、对皮肤眼睛刺激性小 4 耐水硬性和耐高浓度电解质性 5 良好的生物降解性
胶束
胶束:当水溶液内表面活性剂分子数目不断增 加时,依靠自身的范德华力相互聚集,形成亲 油基向内,亲水基向外的分子缔合体,称为胶 束。
临界胶束浓度
临界胶束浓度( critical micell concentration, CMC):表面活性剂分子 缔合形成胶束的最低浓度。
氧化胺型
1、十八烷基二羟乙基氧化胺:一种两性表面 活性剂,易溶于水和极性有机溶剂,水溶 液在酸性条件下呈阳离子性,在碱性条件 下呈非离子性。具有良好的增稠、抗静电、 柔软、增泡、稳泡和去污性能;刺激性低, 可有效地降低洗涤剂中的阴离子表面活性 剂的刺激性,还具有杀菌、钙皂分散、易 生物降解等特点。
临界胶束浓度的测定
• 当处于CMC时,溶液表面张力基本达到最 低值,溶液的多种物理性质如摩尔电导、 粘度、渗透压、密度、光散射等多种物理 性质发生急剧变化。利用这些性质与表面 活性剂浓度之间的关系,可推测出表面活 性剂的临界胶束浓度。 • 温度、浓度、电解质、pH值等因素对测定 结果也会产生影响。
2、十四烷基二羟乙基氧化胺:该品是一种两 性表面活性剂,易溶于水和极性有机溶剂, 水溶液在酸性条件下呈阳离子性,在碱性条 件下呈非离子性。具有良好的增稠、抗静电、 柔软、增泡、稳泡和去污性能;刺激性低, 可有效地降低洗涤剂中的阴离子表面活性剂 的刺激性,还具有杀菌、钙皂分散、易生物 降解等特点。
3、月桂酰胺丙基氧化胺:该品是一种两性表 面活性剂,易溶于水和极性有机溶剂,水溶 液在酸性条件下呈阳离子性,在碱性条件下 呈非离子性。具有良好的增稠、抗静电、柔 软、增泡、稳泡和去污性能;刺激性低,可 有效地降低洗涤剂中的阴离子表面活性剂的 刺激性,还具有杀菌、钙皂分散、易生物降 解等特点。
• 咪唑啉型
• 1、两性离子聚丙烯酰胺:两性离子聚丙烯酰胺因 分子内含阳离子基和阴离子基,水解共聚而成。 优点是具备了一般阳离子絮凝剂的使用特点,表 现了更优异的性能。此类絮凝剂可在大范围的PH 值内使用,具有更高的滤水量,较底的滤饼含水 率,也可用于强酸浸提矿石或从含金属的酸性催 化剂中回收有价值的金属。两性离子型绝非阴离 子型、阳离子型的混合。如果把阳离子聚丙烯酰 胺与阴离子聚丙烯酰胺配合使用则会发生反应产 生沉淀。所以两性离子产品最为理想。
原料、;十二烷基胺(18.5g,0.1mol),乙醇 (95%,25ml),甲酸(≥85%,26ml,0.58mol) 甲醛(37%,21ml,0.2mol),氢氧化钠(3.2g, 0.08mol),无水硫酸钠,浓盐酸,乙醇-乙醚 (体积比为1:20)混合液,717型强碱性离子交换 树脂 实验操作 二甲基十二烷基胺的制备 向装置有电动搅拌、滴液漏斗和温度计的三 口瓶中加入
精化3121
李慕09 李中涛 13
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。
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(-)。
两性表面活性剂的特性
两性型表面活性剂 主要分为氨基酸型、甜菜碱型、咪唑啉型和氧化 胺型
氨基酸型
十二烷基氨基丙酸钠:十二烷基氨基丙酸钠是由十 二伯胺与丙烯酸甲酯进行反应后经水解,再用氢氧 化钠中和后制得。 十二烷基氨基丙酸钠易溶于水,呈透明溶液,显碱 性具有良好的起泡性能和洗涤能力。
HLB值的应用范围
• • 基胺和25ml95%乙醇, 搅拌溶解。在不高于30℃的温度下滴加26ml (0.58mol)85%甲酸。然后升温至40℃并保 持在该温度下滴加21ml(0.2mol)37%甲醛溶 液。滴加完毕,慢慢升温至回流温度,反应 至没有CO2气体释出为止。冷却,用10%氢氧 化钠溶液调节反应混合物至略偏碱性。加入 约20ml水,将物料移入分液漏斗,分层。有 几层用适量水洗涤一次,经无水硫酸钠干燥 后称重,得到浅黄色油状物17~18g,产率 80%~84%。
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