两性表面活性剂

表面活性剂

两性表面活性剂是在同一分子中既含有阴离子亲水基又含有阳离子亲水基的表面活性剂。最大特征在于它既能给出质子又能接受质子。在使用过程中具有以下特点：对织物有优异的柔软平滑性和抗静电性；有一定的杀菌性和抑霉性；有良好的乳化性和分散性。

物质介绍

两性表面活性剂其结构可表示如概述中图所示。

它是一种温和性的表面活性剂。两性表面活性剂分子与单一的阴离子型、阳离子型不同，在分子的一端同时存在有酸性基和碱性基。酸性基大都是羧基、磺酸基或磷酸基，碱性基则为胺基或季铵基，能与阴离子、非离子型表面活性剂混配，能耐酸、碱、盐以及碱土金属盐。

蛋黄里的卵磷脂是天然的两性表面活性剂。现在常用的人工合成两性表面活性剂，其阴离子部分大多是羧酸基，也有少数是磺酸基。其阳离子部分大多是胺盐或季胺盐。由胺盐构成阳离子部分的叫氨基酸型；由季胺盐构成阳离子部分的叫甜菜碱型。

特性

两性表面活性剂通常具有良好的洗涤、分散、乳化、杀菌、柔软纤维和抗静电等性能，可用作织物整理助剂、染色助剂、钙皂分散剂、干洗表面活性剂和金属缓蚀剂等。但是，这类表面活性剂的价格较贵，实际应用范围较其他类型的表面活性剂小。

分类

含弱碱性N原子的SAa

仲胺或叔胺基团中的N原子，因质子化作用可以带一价正电荷，因此两性特征依赖于体系的pH值。在等电点附近，出现最低溶解度。

含强碱性N原子的SAa

季胺基团中的N原子，不能质子化，具有与pH无关的一价正电荷，两性特征在很宽的范围内与pH无关。在等电点处不会出现溶解度下降的现象。

氨基酸型

氨基酸型两性表面活性剂的水溶液呈碱性。如果在搅拌下，慢慢加入盐酸，变为中性时仍无变化。至微酸性时则生成沉淀。如果再加入盐酸至强酸性时，沉淀又溶解。这就说明，呈碱性时表现为阴离子表面活性剂，呈酸性时，表现为阳离子表面活性剂。但是，当阳离子性和阴离子性正好在平衡的等电点时，亲水性变小，就生成沉淀。

分子中的阴离子为羧基，阳离子为铵盐。这类表面活性剂随介质pH的变化而显示不同的表面活性，如十二烷基氨基丙酸（C12H25N+H2CH2CH2COO-）在氢氧化钠介质中可转变成十二烷基氨基丙酸钠（C12H25 NHCH2CH2COO-Na+），表现为能溶于水的阴离子表面活性剂。它在盐酸介质中可以转变成十二烷基氨基丙酸的盐酸盐〔（C12H25N+H2CH2CH2COOH）Cl-〕，表现为能溶于水的阳离子表面活性剂。若调节介质的pH，使阳电性和阴电性正好平衡，它就转变成内盐（C12H25N+H2CH2CH2COO-），难溶于水而析出沉淀，此时的pH称为等电点。为了充分发挥氨基酸型两性表面活性剂的作用，必须在偏离等电点pH的水溶液中使用。制备氨基酸型两性表面活性剂常用的原料为高级脂肪伯胺、丙烯酸甲酯（见丙烯酸酯）、丙烯腈和氯乙酸等。

甜菜碱型

甜菜碱型两性表面活性剂，最大的特点是无论在酸性、中性或碱性的水溶液中都能溶解。即使在等电点时也无沉淀。此外，渗透力、去污力及抗静电等性能也较好。因此，是较好的乳化剂、柔软剂。

羧酸基甜菜碱

分子中的阴离子为羧基，阳离子为季铵基。如烷基二甲基甜菜碱〔RN+（CH3）2CH2COO-〕，式中烃基R的碳原子数为12～18。与氨基酸型相比，甜菜碱型在酸性、中性或碱性介质中均能溶解于水，即使在等电点也不致产生沉淀，因而可以在任何pH的水溶液中使用。在酸性介质中，当等电点的pH更小时，表现为溶于水的阳离子表面活性剂〔【RN+（CH3）2CH2COOH】Cl-〕；在中性或碱性介质中，即与等电点pH相同或更大时，它均表现为能溶于水的两性表面活性剂，而不会表现为阴离子表面活性剂。两性表面活性剂只在酸性介质中与阴离子表面活性剂易成沉淀。在各种pH的介质中，它可与任何类型的表面活性剂配合使用。制备甜菜碱型两性表面活性剂常用的原料为烷基二甲基叔胺和氯乙酸钠等。

磺基甜菜碱

分子中的阴离子磺基（SO3-），阳离子为季铵基。常用的有烷基二甲基磺乙基甜菜碱[RN+（CH3）2CH2CH2SO3-]和烷基二甲基磺丙基甜菜碱[RN+（CH3）2CH2CH2CH2SO3-] 式中的烷烃基R的碳原子数为12~18。磺基甜菜碱性能全面，不但有普通甜菜碱的全部优点，还具有耐高浓度酸、碱、盐等独特优点。现在有羟基磺丙基[RN+（CH3）2CH2CH(OH)CH2SO3-]替代磺丙基甜菜碱在生产中产生对人体有害的物质。

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。

⒈十二烷基乙氧基磺基甜菜碱

化学名称：十二烷基乙氧基磺基甜菜碱

化学结构：

（1）产品性能

本产品是是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）技术指标

外观：　浅黄色固体

活性物含量（%）：　 96±2

pH值（5%水溶液）： 7±1

未反应胺（%）：　 ≤0.5

氯化钠含量（%）：　 ≤6

（3）产品应用

用途：广泛用于中高级香波、沐浴液、洗手液、泡沫洁面剂等和家居洗涤剂配制中；是制备温和婴儿香波、婴儿泡沫浴、婴儿护肤产品的主要成分；在护发和护肤配方中是一种优良的柔软调理剂；还可用作洗涤剂、润湿剂、增稠剂、抗静电剂及杀菌剂等。

⒉十二烷基羟丙基磺基甜菜碱

化学名称：十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱

化学结构：

（1）产品性能

（2）技术指标

外观：　浅黄色粘稠液体

活性物含量（%）：　 50±2

pH值（5%水溶液）： 7±1

未反应胺（%）：　 ≤0.5

氯化钠含量（%）：　 ≤6

（3）产品应用

⒊十二烷基磺丙基甜菜碱

化学名称：十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱

化学结构：

（1）产品简介

十二烷基磺基甜菜碱为季铵盐类两性表面活性剂，具有季铵盐阳离子及磺酸基阴离子，显示出优良的表面性能，具有出色的抗水性，良好的钙皂分散性、低刺激性，与其它表面活性剂复配具有明显的协同效应。对于硬表面及纺织品，它具有高的清洗性能，在强酸、强碱溶液中，有很好的化学稳定性。磺基甜菜碱类两性表面活性剂与其它表面活性剂在较宽的PH范围内复配时，还显示出了出色的泡沫性能及增稠效应.

（2）技术指标

外观　淡黄色、黄色液体

固含量，（Wt%） 50±2

pH值（10%水溶液）　 7±1

（3）产品应用

⒈洗发香波、浴液、清洗乳液、皮肤护理品

⒉液体皂

⒊抗静电剂

⒋强碱或强酸工业清洗剂

⒌油田、纺织助剂。

⒋十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱

化学名称：十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱

化学结构：

（1）产品性能

（2）技术指标

外观：　浅黄色粘稠液体

活性物含量（%）：　 50±2

pH值（5%水溶液）： 7±1

未反应胺（%）：　 ≤0.5

氯化钠含量（%）：　 ≤6

（3）产品应用

⒌癸烷基羟丙基磺基甜菜碱

化学名称：癸烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱

分子结构：

（1）产品性能

（2）技术指标

外观：　浅黄色粘稠液体

活性物含量（%）：　 50±2

pH值（5%水溶液）： 7±1

未反应胺（%）：　 ≤0.5

氯化钠含量（%）：　 ≤6

（3）产品应用

磷酸脂甜菜碱

分子中的阴离子磷酸脂基（HPO4-），阳离子为季铵基。如烷基二甲基羟丙基磷酸脂甜菜碱[RN+（CH3）2CH2CH(OH)CH2HPO4-]，式中烃基R的碳原子数为12～18。此结构决定其不仅具有两性表面活性剂的优良的润湿性、洗净性、增溶性、乳化分散性、抗静电性、热稳定性等，以及良好的配伍性，较低的刺激性，和优于一般阴离子表面活性剂的耐碱性、耐电解质性和抗静电性优点，而且具有较强的钙皂分散性，具有表面张力低，起泡性能优良特点。

咪唑啉型

分子中包含一个环和一个五价氮原子的结构。　咪唑啉的母体结构是咪唑，反映分子结构为包含叔氮和亚胺基团的五元杂环。具有高效、无毒、低刺激性、且有优良生物降解特性。

两性离子

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。

产品特点

两性离子聚丙烯酰胺因分子内含阳离子基和阴离子基，它具备了一般阳离子絮凝剂的使用特点外，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。

产品使用特性

1、絮凝性：PAM能使悬浮物质通过电中和，架桥吸附作用，起絮凝作用。

2、粘合性：能通过机械的、物理的、化学的作用，起粘合作用。

3、降阻性：PAM能有效地降低流体的摩擦阻力，水中加入微量PAM就能降阻50—80%。

4、增稠性：PAM在中性和酸条件下均有增稠作用，当PH值在10以上PAM易水解。呈半网状结构时，增稠将更明显。

产品应用

主要用作絮凝剂：对于悬浮颗粒，较粗、浓度高、粒子带阳电荷，水PH值为中性或碱性的污水，由于阴离子聚丙烯酰胺分子链中含有一定量极性基能吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间架桥形成大的絮凝物。因此它加速悬浮液中的粒子的沉降，有非常明显的加快溶液的澄清，促进过滤等效果。该产品广泛用于化学工业废水、废液的处理，市政污水处理。

1.自来水工业、高浊度水的净化、沉清、洗煤、选矿、冶金、钢铁工业、锌、铝加工业、电子工业等水处理。

用于石油工业、采油、钻井泥浆、废泥浆处理、防止水窜、降低摩阻、提高采收率、三次采油得到广泛运用。

2.用于纺织上浆剂、浆液性能稳定、落浆少、织物断头率低、布面光洁。

3.用于造纸工业、一是提高填料、颜料等存留率。以降低原材料的流失和对环境的污染；二是提高纸张的强度（包括干强度和湿强度），另外，使用PAM还可以提高纸抗撕性和多孔性，以改进视觉和印刷性能，还两性离子聚丙烯酰胺因分子内含阳离子基和阴离子基，它具备了一般阳离子絮凝剂的使用特点外，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。

4.用于食品及茶叶包装纸中、其他行业，食品行业，用于甘蔗糖、甜菜糖生产中蔗汁澄清及糖浆磷浮法提取。

5.酶制剂发酵液絮凝澄清工业

6.用于饲料蛋白的回收、质量稳定、性能好，回收的蛋白粉对鸡的成活率提高和增重、产蛋无不良影响，合成树脂涂料，土建灌浆材料堵水，建材工业、提高水泥质量、建筑业胶粘剂，填缝修复及堵水剂，土壤改良、电镀工业、印染工业等。无机盐效果要高数倍或数十倍，因为这类废水普遍带有阴电荷。目前使用水溶性偶氮引发剂AIBA等，已能将其分子量提高到千万以上。

氧化胺型

氧化胺（amine oxid，简称OA），是氧与叔胺分子中的氮原子直接化合的氧化物。氧化胺分子中的氧，带有较多的负电荷，能与氢质子结合，是一种弱碱，但碱性要比母体叔胺弱。

十八烷基二羟乙基氧化胺

商品名：OAE-18

分子式：C18H37N(CH2CH2OH)2→O

技术指标：

外观：白色或淡黄色膏状物

固含量，% 50±2

pH值（1%水溶液）7±1

性能：

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。

用途：