两性表面活性剂

精化3121李慕09李中涛13两性表面活性剂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（criticalmicellconcentration,CMC）：表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。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。HLB值的概念亲水亲油平衡值(hydrophile-lipophilebalance，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。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。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。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。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。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。

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+2HCOOHn-C12H25N(CH3)2+2CO2+2H2O

n-C12H25N(CH3)2+ClCH2COONan-C12H25N+(CH3)2CHCOO—+NaCl

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18.5g（0.1mol）十二烷基胺和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%。

十二烷基甜菜碱的制备放映装置同操作1.加入7.5g（0.08mol）氯乙酸，在冷却和搅拌下慢慢滴入由3.2g（0.08mol）氢氧化钠和45ml水配成的溶液，然后滴入以上制得的二甲基十二烷基胺。升温至70~80℃搅拌反应3h，得到浅黄色、黏稠的十二烷基甜菜碱溶液，其中活性物含量约30%。十二烷基甜菜碱的提纯将所得碱溶液（混合液）用过量的浓盐酸处理，过滤，滤饼在乙醇-乙醚（体积比为1:20）的混合液中重结晶得烷基甜菜碱的盐酸盐。将其溶于蒸馏水中，通过717型强碱性离子交换树脂。蒸馏脱去水，，再在乙醇-乙醚中重结晶3次后，真空干燥，，得纯的十二烷基甜菜碱。注意事项1、所用玻璃仪器必须干燥；2、滴加甲酸时，通过控制滴加速度来控制反应温度，高温会促使氨氧化，必要时可在瓶外用冷水冷却；3、滴加甲醛时，应控制滴加速度，避免突然产生大量气体，使物料冲出；4、加减时应边加边搅拌，避免碱局部浓度过大，导致副反应的发生；5、氯乙酸具有强腐蚀性，且容易吸湿潮解；6、滴加浓盐酸不要太多，至乳状液不再消失即可；7、洗涤滤饼时，溶剂按规定量加，不能太多；实验改良用NaHCO3代替NaOH来中和，收率有所提高。这可能由于生成的氯乙酸盐，在强碱NaOH的作用下，继续发生水解的副反应，生成羟乙酸盐：

CICH2COONa+NaOHHOCH2COONa+NaCl而生成的羟乙酸盐不能与叔胺起季胺化反应，从而影响了烷基甜菜碱的收率。而弱碱NaHCO