表面活性剂第六章+两性离子表面活性剂

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。

大学表面活性剂复习资料（考试用）表面活性剂化学复习资料名词解释题目第一章表面活性剂的概述1.表面：液体或固体和气体的接触面。

（物质和它产生的蒸汽或者真空接触的面）2. 界面：液体与液体，固体与固体或液体的接触面。

（物质相与相之间的分界面称之为界面）3. 表面张力：指垂直通过液面上任一单位长度、与液面相切的收缩表面的力（N/m）。

4. 表面自由能：指液体增加单位表面上所需做的可逆功，或恒温恒压下增加单位表面积时体系自由能的增值，或单位表面上的分子比体相内部同分子量所具有的自由能过剩值，称为表面自由能（J/m2）。

5. 表面活性：在液体中加入某种物质使液体表面张力降低的性质叫表面活性。

如肥皂中的脂肪酸钠，洗衣粉中的烷基苯磺酸钠等。

6. 表面活性剂：是指在某液体中加入少量某物质时就能使液体表面张力急剧降低，并且产生一系列应用功能，该物质即为表面活性剂。

第二章表面活性剂的作用原理1. 吸附：表面上活性剂这种从水内部迁至表面，在表面富集的过程叫吸附。

2. 低表面能固体：表面活性剂的表面能<100mJ/m2的物质3. 高表面能固体：表面活性剂的表面能>100mJ/m2的物质。

4. 胶束：两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会互相吸引，从而使得分子自发形成有序的聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，减小了憎水基与水分子的接触，使体系能量下降，这种多分子有序聚集体称为胶束。

（2）反胶束：表面活性剂在有机溶剂中形成极性头向内，非极性头尾朝外的含有水分子内核的聚集体，称为反胶团。

（3）临界胶束浓度：表面活性剂溶液的表面张力随着活性剂浓度的增加而急剧地降低，但是当浓度增加到一定值后，表面张力随溶液浓度的增加而变化不大，此时表面活性剂从分子或离子分散状态缔合成稳定的胶束，从而引起溶液的高频电导、渗透压、电导率等各种性能发生明显的突变，这个开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度(CMC)。

（4）亲水-亲油平衡值（HLB）：系表面活性剂中亲水和亲油基团对油或水的综合亲合力，是用来表示表面活性剂的亲水亲油性强弱的数值。

表面活性剂作业题答案第一章绪论1.表面活性剂的结构特点及分类方法。

答：表面活性剂的分子结构包括长链疏水基团和亲水性离子基团或极性基团两个部分。

由于它的分子中既有亲油基又有亲水基，所以，也称双亲化合物表面活性剂一般按离子的类型分类，即表面活性剂溶于水时，凡能离解成离子的叫做离子型表面活性剂，凡不能离解成离子的叫做非离子型表面活性剂。

而离子型表面活性剂按其在水中生成的表面活性离子种类，又可分为阴离子、阳离子和两性离子表面活性剂三大类。

此外还有一些特殊类型的表面活性剂，如元素表面活性剂、高分子表面活性剂和生物表面活性剂等。

2.请解释表面张力、表面活性剂、临界胶束浓度、浊点、Krafft点等概念。

表面张力是指垂直通过液体表面上任一单位长度、与液体面相切的，收缩表面的力。

表面活性剂是指在加入很少量时就能显著降低溶液的表面张力，改变体系界面状态，从而产生润湿、乳化、起泡、增溶等一系列作用，以达到实际应用要求的物质。

表面活性剂在水溶液中形成胶团的最低浓度，称为临界胶团浓度或临界胶束浓度。

浊点（C. P值）：非离子表面活性剂的溶解度随温度升高而降低，溶液由澄清变混浊时的温度即浊点。

临界溶解温度（krafft点）：离子型表面活性剂的溶解度随温度的升高而增加，当温度增加到一定值时，溶液突然由浑浊变澄清，此时所对应的温度成为离子型表面活性剂的临界溶解温度。

3.表面活性剂有哪些基本作用？请分别作出解释。

1）润湿作用：表面活性剂能够降低界面张力，使接触角变小，增大液体对固体表面的润湿的这种作用。

2）乳化作用：表面活性剂能使互不相溶的两种液体形成具有一定稳定性的乳状液的这种作用。

3）分散作用：表面活性剂能使固体粒子分割成极细的微粒而分散悬浮在溶液中的这种作用，叫作分散作用。

4）起泡作用：含表面活性剂的水溶液在搅拌时会产生许多气泡，由于气体比液体的密度小，液体中的气泡会很快上升到液面，形成气泡聚集物（即泡沫），而纯水不会产生此种现象，表面活性剂的这种作用叫发泡作用。

第6章两性表面活性剂6.1 两性表面活性剂概述6.1.1 两性表面活性剂的特性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好，甚至在海水中也可以有效地使用；5.对织物有优异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.具有良好的润湿性和发泡性；8.有一定的杀菌性和抑霉性；9.良好的生物降解性。

6.1.2 两性表面活性剂的分类1.按阴离子部分的亲水基团分类(1)羧酸盐型(2)磺酸盐型(3)硫酸酯盐型(4)磷酸酯盐型(1)羧酸盐型（阴离子结构 -COOM）(2)磺酸盐型（阴离子结构 -SO3M）咪唑啉型结构通式3M）氨基酸型结构通式甜菜碱型结构通式咪唑啉型结构通式2.按整体化学结构分类 (1)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；阳离子部分还可以是磷、硫。

(2)咪唑啉型(3)氨基酸型β-氨基丙酸型α-亚氨基羧酸型特点：对环境和生物体的安全性高，对皮肤和头发有亲和性，最好的应用前景是对安全性要求极高的化妆品。

(4)氧化胺型6.2 两性表面活性剂的性质 1.两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，又能接受质子。

以β-N-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:又如，甜菜碱在酸性及碱性介质中呈显如下的平衡:可见，两性表面活性剂的所带电荷随其应用介质或溶液的pH 值的变化而引起很大的不同。

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离子将向阴极移动。

在一个狭窄的pH值范围内，两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pH值被称为该表面活性剂的等电点，确切讲应为等电区或等电带。