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1、2023-9-8表面活性剂应用导论表面活性剂应用导论第六章第六章 轻化工程专业轻化工程专业第第6 6章章 两性表面活性剂两性表面活性剂6.1 6.1 两性表面活性剂概述两性表面活性剂概述6.2 6.2 两性表面活性剂的性质两性表面活性剂的性质6.3 6.3 几种两性表面活性剂几种两性表面活性剂6.4 6.4 两性表面活性剂的应用两性表面活性剂的应用6.1 6.1 两性表面活性剂概述两性表面活性剂概述 两性表面活性剂虽早在两性表面活性剂虽早在40 40 年代就有商品，但年代就有商品，但由于成本较高等原因，发展较慢。它的突出特点，由于成本较高等原因，发展较慢。它的突出特点，对皮肤和眼睛的低刺激性，
2、以及在较宽对皮肤和眼睛的低刺激性，以及在较宽pHpH范围内具范围内具有良好表面活性；和其它类型表面活性剂有良好的有良好表面活性；和其它类型表面活性剂有良好的复配性能等。使它近年来得到显著发展，增长幅度复配性能等。使它近年来得到显著发展，增长幅度高于其他类型。高于其他类型。6.1 6.1 两性表面活性剂概述两性表面活性剂概述两性表面活性剂两性表面活性剂广义：广义：是指在分子结构中同时具有阴离子、阳离子和非离是指在分子结构中同时具有阴离子、阳离子和非离子中的两种或两种以上离子性质的表面活性剂。子中的两种或两种以上离子性质的表面活性剂。狭义：狭义：是指由阴离子和阳离子所组成的表面活性剂。是指由阴离子
3、和阳离子所组成的表面活性剂。6.1 6.1 两性表面活性剂概述两性表面活性剂概述 根据分子中所含离子类型和种类，将两性表面活根据分子中所含离子类型和种类，将两性表面活性剂分为四种：性剂分为四种：(1)(1)由阴离子和阳离子组成的两性表面活性剂由阴离子和阳离子组成的两性表面活性剂 (2)(2)由阴离子和非离子组成的两性表面活性剂由阴离子和非离子组成的两性表面活性剂 (3)(3)由阳离子和非离子组成的两性表面活性剂由阳离子和非离子组成的两性表面活性剂 (4)(4)同时具有阳离子、阴离子和非离子亲水基团的同时具有阳离子、阴离子和非离子亲水基团的两性表面活性剂两性表面活性剂两性表面活性剂的特性两性表面
4、活性剂的特性1.1.具有等电点；具有等电点；2.2.可以和所有其他类型的表面活性剂复配；可以和所有其他类型的表面活性剂复配；3.3.毒性低、对皮肤眼睛刺激性小；毒性低、对皮肤眼睛刺激性小；4.4.耐水硬性和耐高浓度电解质性好，甚至在海水耐水硬性和耐高浓度电解质性好，甚至在海水中也可以有效地使用；中也可以有效地使用；5.5.对织物有优异的柔软平滑性和抗静电性；对织物有优异的柔软平滑性和抗静电性；6.6.具有良好的乳化性和分散性；具有良好的乳化性和分散性；7.7.具有良好的润湿性和发泡性；具有良好的润湿性和发泡性；8.8.有一定的杀菌性和抑霉性；有一定的杀菌性和抑霉性；9.9.良好的生物降解性。良
5、好的生物降解性。6.1.1 6.1.1 两性表面活性剂的特性两性表面活性剂的特性6.1.2 6.1.2 两性表面活性剂的分类两性表面活性剂的分类 在大多数情况下，在大多数情况下，两性表面活性剂的阳两性表面活性剂的阳离子部分离子部分都是由胺盐或季铵盐作为亲水基，而阴离子部分则有都是由胺盐或季铵盐作为亲水基，而阴离子部分则有所不同，因此对所不同，因此对两性表面活性剂分类时，可以按：两性表面活性剂分类时，可以按：1.1.按阴离子部分的亲水基团分类按阴离子部分的亲水基团分类 2.2.按整体化学结构分类（比较常用）按整体化学结构分类（比较常用）重要的两性表面活性剂是甜菜碱型和咪唑啉型。重要的两性表面活性
6、剂是甜菜碱型和咪唑啉型。1.1.按阴离子部分的亲水基团分类按阴离子部分的亲水基团分类 (1)(1)羧酸盐型羧酸盐型 (2)(2)磺酸盐型磺酸盐型 (3)(3)硫酸酯盐型硫酸酯盐型 (4)(4)磷酸酯盐型磷酸酯盐型6.1.2 6.1.2 两性表面活性剂的分类两性表面活性剂的分类1.1.按阴离子部分的亲水基团分类按阴离子部分的亲水基团分类(1)(1)羧酸盐型（阴离子结构羧酸盐型（阴离子结构-COOM-COOM）氨基酸型结构通式氨基酸型结构通式甜菜碱型结构通式甜菜碱型结构通式咪唑啉型结构通式咪唑啉型结构通式6.1.2 6.1.2 两性表面活性剂的分类两性表面活性剂的分类CNCH2CH2NCH2CH2
7、OH-OOC(CH2)3R+RNHCH2CH2COOHRN(CH3)2CH2COO-+1.1.按阴离子部分的亲水基团分类按阴离子部分的亲水基团分类(2)(2)磺酸盐型（阴离子结构磺酸盐型（阴离子结构-SO-SO3 3M M）氨基酸型结构通式氨基酸型结构通式甜菜碱型结构通式甜菜碱型结构通式咪唑啉型结构通式咪唑啉型结构通式6.1.2 6.1.2 两性表面活性剂的分类两性表面活性剂的分类RNHCH2CH2CH2SO3NaRN(CH3)2CH2CH2CH2SO3-+CNCH2CH2NCH2CH2OH-O3S(CH2)3R+1.1.按阴离子部分的亲水基团分类按阴离子部分的亲水基团分类(3)(3)硫酸酯盐
8、型（阴离子结构硫酸酯盐型（阴离子结构-OSO-OSO3 3M M）氨基酸型结构通式氨基酸型结构通式甜菜碱型结构通式甜菜碱型结构通式咪唑啉型结构通式咪唑啉型结构通式6.1.2 6.1.2 两性表面活性剂的分类两性表面活性剂的分类RNHCH2CH2CH2OSO3NaRN(CH3)2CH2CH2OSO3-+CNCH2CH2NCH2CH2OH-O3SO(CH2)3R+1.1.按阴离子部分的亲水基团分类按阴离子部分的亲水基团分类(4)(4)磷酸酯盐型磷酸酯盐型 单指单指阴离子结构阴离子结构 双酯双酯结构通式结构通式6.1.2 6.1.2 两性表面活性剂的分类两性表面活性剂的分类PROOOMOMPR2OO
9、OMOR1PRCONHCH2CH2OOO-OCH2CH3NH2+6.1.2 6.1.2 两性表面活性剂的分类两性表面活性剂的分类N+CH2COO-CH3CH3R2.2.按整体化学结构分类按整体化学结构分类 (1)(1)甜菜碱型甜菜碱型 甜菜碱是在分子内以季铵盐基作为阳离子部分、以甜菜碱是在分子内以季铵盐基作为阳离子部分、以羧基作为阴离子部分的化合物。最具代表性的结构：羧基作为阴离子部分的化合物。最具代表性的结构：阴离子部分还可以是磺酸基、硫酸酯基；阳离子部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。分还可以是磷、硫。6.1.2 6.1.2 两性表面活性剂的分类两性表面活性剂的
10、分类2.2.按整体化学结构分类按整体化学结构分类 (2)(2)咪唑啉型咪唑啉型CNCH2CH2NCH2CH2OH-OOCCH2R+6.1.2 6.1.2 两性表面活性剂的分类两性表面活性剂的分类2.2.按整体化学结构分类按整体化学结构分类 (3)(3)氨基酸型氨基酸型 -氨基丙酸型氨基丙酸型 -亚氨基羧酸型亚氨基羧酸型特点：对环境和生物体的安全性高，对皮肤和头发有亲特点：对环境和生物体的安全性高，对皮肤和头发有亲和性，最好的应用前景是对安全性要求极高的化妆品。和性，最好的应用前景是对安全性要求极高的化妆品。RNH2CH2CH2COO-+N-烷基-氨基丙酸RCHCOO-N-烷基-亚氨基羧酸+NH
11、2R6.1.2 6.1.2 两性表面活性剂的分类两性表面活性剂的分类2.2.按整体化学结构分类按整体化学结构分类 (4)(4)氧化胺型氧化胺型特点是：增泡、稳泡作用明显。复配时能降低刺激性。特点是：增泡、稳泡作用明显。复配时能降低刺激性。N+R2R3R1O-6.2 6.2 两性表面活性剂的性质两性表面活性剂的性质CH2CH2COO-CH2CH2COOHCH2CH2COOHH+OH-H+OH-RNHRNHRNH2pH4pH4pH4+1.1.两性表面活性剂的等电点两性表面活性剂的等电点 两性界面活性剂的最大特征在于它既能给出质子，两性界面活性剂的最大特征在于它既能给出质子，又能接受质子。以又能接受
12、质子。以-N-N-烷基氨基羧酸型两性界面活性烷基氨基羧酸型两性界面活性剂为例，它在酸性及碱性介质中呈显如下的平衡剂为例，它在酸性及碱性介质中呈显如下的平衡:可见，两性表面活性剂的可见，两性表面活性剂的所带电荷随其所带电荷随其应用介质应用介质或溶液的或溶液的pHpH值的变化而不同。值的变化而不同。6.2 6.2 两性表面活性剂的性质两性表面活性剂的性质1.1.两性表面活性剂的等电点两性表面活性剂的等电点又如，甜菜碱在酸性及碱性介质中呈显如下的平衡又如，甜菜碱在酸性及碱性介质中呈显如下的平衡:可见，两性表面活性剂的可见，两性表面活性剂的所带电荷随其所带电荷随其应用介质应用介质或溶液的或溶液的pHp
13、H值的变化而值的变化而引起很大的引起很大的不同。不同。N+CH2COO-CH3CH3HClN+CH2COO-H+CH3CH3Cl-NaOHN+CH2COO-Na+CH3CH3OH-N+CH2COO-CH3CH36.2 6.2 两性表面活性剂的性质两性表面活性剂的性质1.1.两性表面活性剂的等电点两性表面活性剂的等电点 在静电场中，由于电荷作用，阴离子形式存在的两在静电场中，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。在一个狭窄的离子将向阴极移动。在一个狭窄的pHpH值范围内，两性表值范围内，两
14、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，即分子内的净电荷为零。此时溶液的动，即分子内的净电荷为零。此时溶液的pHpH值被称为该值被称为该表面活性剂的表面活性剂的等电点等电点，确切讲应为，确切讲应为等电区等电区或或等电带等电带。6.2 6.2 两性表面活性剂的性质两性表面活性剂的性质1.1.两性表面活性剂的等电点两性表面活性剂的等电点 若以若以pKa及及pKb分别表示羧基和氨基的离解常数，分别表示羧基和氨基的离解常数，则等电点可写成下式：
15、则等电点可写成下式：两性表面活性剂的等电点可以反映该活性剂正、负两性表面活性剂的等电点可以反映该活性剂正、负电荷中心的相对解离强度。电荷中心的相对解离强度。若若pI7,pI7,pI7,表明表明正电荷中心的解离强度较大。正电荷中心的解离强度较大。2pKpKpIba6.2 6.2 两性表面活性剂的性质两性表面活性剂的性质1.1.两性表面活性剂的等电点两性表面活性剂的等电点 两性表面活性剂的等电点可以用酸碱滴定法确定。两性表面活性剂的等电点可以用酸碱滴定法确定。即用盐酸或氢氧化钠标准溶液滴定，并测即用盐酸或氢氧化钠标准溶液滴定，并测pHpH值变化曲值变化曲线，从而确定等电点。线，从而确定等电点。6.
16、2 6.2 两性表面活性剂的性质两性表面活性剂的性质1.1.两性表面活性剂的等电点两性表面活性剂的等电点 由于所含阴离子和阳离子基团的种类、数量及位由于所含阴离子和阳离子基团的种类、数量及位置的不同，它们的等电点也有很大差别，大部分两性置的不同，它们的等电点也有很大差别，大部分两性表面活性剂的等电点在表面活性剂的等电点在2 29 9之间。如之间。如RNH2CH2CH2COO-+N-烷基-氨基丙酸RC12C14混合物混合物纯纯C12纯纯C18等电点等电点pHpH值值24.56.67.26.87.56.2 6.2 两性表面活性剂的性质两性表面活性剂的性质2.2.临界胶束浓度与临界胶束浓度与pHpH的关系的关系 由于两性表面活性剂所带电荷随其应用介质或溶由于两性表面活性剂所带电荷随其应用介质或溶液的液的pHpH值的变化而不同，因此，随值的变化而不同，因此，随pHpH变化，两性表面变化，两性表面活性剂的各种性质都会受到很大影响。活性剂的各种性质都会受到很大影响。一般两性表面活性剂的一般两性表面活性剂的cmccmc随着溶液随着溶液pHpH值的增加而值的增加而增大。增大。如，如，N-N-十二烷基十
