羧基甜菜碱型两性氟表面活性剂的合成和表面活性

羧酸型甜菜碱两性表面活性剂及其消防应用前景牛世栋;杜建科【摘要】介绍了羧酸型甜菜碱两性表面活性剂的结构及其性能特点,分析了几种羧酸型甜菜碱表面活性剂制备过程及特性.从配制泡沫灭火剂,作为抗静电剂、防火涂料助剂、石油处理剂中的乳化剂、洗消剂的添加剂等应用领域探讨了羧酸型甜菜碱两性表面活性剂在消防领域中的应用前景.【期刊名称】《武警学院学报》【年(卷),期】2014(030)002【总页数】3页(P20-22)【关键词】两性表面活性剂;羧酸型甜菜碱;应用前景【作者】牛世栋;杜建科【作者单位】武警学院研究生队,河北廊坊065000;武警学院消防工程系,河北廊坊065000【正文语种】中文【中图分类】O647.2;D631.6Kruger从甜菜中分离出一种三甲胺乙酸盐，它既具有很好的清洁作用，又不伤害皮肤，使用非常安全，后来Bruhl将结构类似于这种季铵内盐的化合物称为“甜菜碱”。

如果将其中的一个甲基用C8～C20链长的疏水基取代，新生成的分子将表现出良好的表面活性。

通常将具有表面活性剂性质的甜菜碱统称为甜菜碱或甜菜碱型两性表面活性剂，根据其结构特点也可以称之为季铵两性表面活性剂［1］。

在羧酸型甜菜碱分子结构中，同时存在阴离子亲水基团和阳离子亲水基团，其显著特点是在各种pH环境下均能溶解，即使在等电点也不产生沉淀，渗透力、去污力及抗静电等性能优良，适用面广，有望广泛应用到消防领域中。

一、几种重要的羧酸型甜菜碱(一)烷基取代的甜菜碱1．N-烷基取代的羧酸型甜菜碱N-烷基甜菜碱(烷基二甲基甜菜碱)结构最简单，开发最早，应用也较为广泛。

烷基二甲基甜菜碱一般由叔胺(烷基二甲胺)与氯乙酸钠溶液反应制得。

目前工业上常用十二烷基二甲胺与氯乙酸钠反应制备十二烷基二甲基甜菜碱。

合成步骤为:在水中将1 mol氯乙酸用氢氧化钠溶液中和，使之成为氯乙酸的钠盐，然后滴加1 mol十二烷基二甲胺，在60～80℃下反应5～10 h，使反应进行完全，得到含十二烷基二甲基甜菜碱约30%的混合物，商品名为BS-12。

两性表面活性剂插层GO-LDH的制备和性能刘洁翔;刘昌霞;陈璐佳;张晓光【摘要】以层状氧化石墨烯-锌铝类水滑石(GO-LDH)为主体,两性表面活性剂(ZS)(十二烷基羧基甜菜碱(DCB)、十二烷基磺基甜菜碱(DSB)和N-十二烷基-β-氨基丙酸钠(DAP))为客体,制备ZS/GO-LDH杂化物.采用粉末X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重/差热分析(TGA/DTA)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等手段对其进行表征,考察制备方法、表面活性剂用量、溶剂和反应时间等对杂化物结构的影响.结果表明,采用离子交换法成功将DCB和DSB插层GO-LDH.以水为溶剂合成的DCB/GO-LDH和DSB/GO-LDH层间距分别为2.87～3.29、3.48 nm,比N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂制备的杂化物(1.25和1.31 nm)更大.另外,DCB/GO-LDH和DSB/GO-LDH的热分解行为与对应的DCB/GO和DSB/GO类似,但前者中DSB的燃烧温度比后者高45℃,这可能与其和层板相互作用强度有关.此外,研究了CPF-DCB/GO-LDH在pH=5.0和6.8的缓冲液中毒死蜱(CPF)的释放行为.结果表明CPF-DCB/GO-LDH具有一定的缓释性能,释放行为可以用准二级动力学和抛物线扩散模型来描述.【期刊名称】《无机化学学报》【年(卷),期】2019(035)005【总页数】11页(P844-854)【关键词】锌铝类水滑石;氧化石墨烯;两性表面活性剂;杂化材料【作者】刘洁翔;刘昌霞;陈璐佳;张晓光【作者单位】河北工业大学化工学院,天津300130;河北工业大学化工学院,天津300130;河北工业大学化工学院,天津300130;南开大学化学学院,天津300071【正文语种】中文【中图分类】O641.81+3;O641.24+10 引言氧化石墨烯(GO)作为一种重要的二维碳材料[1]，其作为药物载体的研究报道近年来迅速增加[2-5]。

第三章表面活性剂习题一、判断题(正确的划√，错误的打×)1．一些无机盐可以使水的表面张力略有增加，一些低级醇可以使水的表面张力略有降低。

( √ )2．如果表面活性剂浓度越低，降低表面张力越显著，则表面活性越强，越容易形成正吸附。

(√ )3．与低分子表面活性剂相比，高分子表面活性剂降低表面张力的能力较小，增溶力、渗透力弱，乳化能力较弱。

( X )4．Krafft点是离子表面活性剂的特征值，也是表面活性剂使用温度的下限。

( √ )5．根据HLB值的意义，HLB值越大亲水性越强，其增溶效果越好。

(√ ) 7．吐温-80做增溶剂时，对药物的增溶不受添加顺序的影响。

( X ) 8．Pluronic F-68有液态、固态和半固体三种状态，均可作为优良的乳化剂。

( X )9．表面活性剂之所以具有增溶作用，主要由于其具有较高的极性。

(X)lO.在CMC以上，随着表面活性剂用量的增加，胶束数量达到饱和。

(X)11．肥皂可与苯扎溴铵合用。

( X )12．阳离子表面活性剂可与含羧基的化合物如羧甲基纤维素、阿拉伯胶等合用。

(X )13．皂土、白陶土、滑石粉等具负电荷的固体可与阳离子表面活性剂合用。

( X )14．明胶、聚乙烯醇、聚乙二醇及聚维酮等水溶性高分子对表面活性剂分子有吸附作用，减少溶液中游离表面活性剂分子数量，临界胶束浓度因此升高。

( √ )15．表面活性剂如十二烷基硫酸钠可溶解生物膜脂质增加上皮细胞的通透性，从而改善吸收。

(√ )16．阳离子表面活性剂毒性最大，其次是阴离子表面活性剂，非离子表面活性剂毒性最小。

( √ )17．非离子表面活性剂毒性大小顺序为：聚氧乙烯烷基醚>聚氧乙烯芳基醚>聚氧乙烯脂肪酸酯>吐温类。

( √ )18．一些不溶性无机盐如硫酸钡能化学吸附阴离子表面活性剂，使溶液中表面活性剂浓度下降。

(√ )19．胶束增溶体系是热力学稳定体系也是热力学平衡体系。

(√ ) 20．聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物在常压下浊点在70～100℃之间。

专利名称：一种α-烷基甜菜碱型双子表面活性剂及其合成方法专利类型：发明专利
发明人：胡学一,陈泽阳,杜鹏飞,张童童,陈苗苗,方云
申请号：CN201410829017.8
申请日：20141226
公开号：CN105884638A
公开日：
20160824
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种以α-卤代脂肪酸和二元叔胺反应高产率合成α-烷基甜菜碱型双子表面活性剂。

本发明的两性离子型双子表面活性剂的合成反应为原子经济性高的反应；本发明提供的合成路线短，加工简便和产品产率高的工艺路线合成性能优越的两性离子双子表面活性剂；本发明的工艺过程无腐蚀、无污染、不产生任何有害化合物，因此本发明的合成工艺环境友好性佳；本发明方法的原料来源广泛且低廉，工艺路线短，生产成本低，经济性好；本发明的提供的两性离子表面活性剂具有极低的临界胶束浓度和较好的降低表面张力和界面张力的能力；所得产品的钙皂分散性能佳。

可作为新型钙皂分散剂使用。

申请人：江南大学
地址：214122 江苏省无锡市蠡湖大道1800号
国籍：CN
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两性表面活性剂概述摘要：两性表面活性剂是整个表面活性剂家族中的一个重要组成部分。

从结构上来说，是指分子中同时具有两种或以上离子性质的表面活性剂。

从性质上来说，是分子具有阳离子亲水基团、又同时具有阴离子亲水基团的表面活性剂。

与其他表面活性剂比较,具有很多独特的优点,如:①对皮肤及眼睛的低刺激性;②在较宽pH范围内具有良好的表面活性;③对硬水稳定性良好,能耐酸碱和各种金属离子;④与其他表面活性剂复配,有良好的协同效应,与很多染料助剂可以同浴处理;⑤具有优良的柔软和抗静电作用,各类纤维和织物经其处理后,手感柔软,穿着舒适;⑥匀染性好,对很多纤维,特别是羊毛纤维染色时,可作为优异的匀染剂;⑦具有良好的去污泡和乳化作用;⑧除可作纤维润湿和洗涤剂外,还对纤维有保护作用;⑨生物降解性能好,无毒性,污染少。

本文对两性表面活性剂的类型进行划分，概述其基本的合成方法的路线；探讨各种两性表面活性剂的应用性能；对两性表面活性剂的发展和在油品中的使用进行了动态分析。

关键词：两性；表面活性剂；合成方法；性能指标；油品应用1 两性表面活性剂的基本分类目前文献上常按两性表面活性剂的亲水/亲油性质、分子结构、正电荷中心或负电荷中心类型等等方法进行分类。

本文按照两性表面活性剂分子结构中的亲水基团特征,对其进行综合分类,见表1。

2典型两性表面活性剂的合成方法、路线和性能指标2.1咪唑啉类两性表面活性剂2.1.1 有机硼系咪唑啉表面活性剂先由脂肪酸和羟乙基乙二胺形成中间体(HEAI),再和硼酸进行酯化应。

反应式如下此种表面活性剂在有机溶剂中无明确的cmc ，表面张力约26 mN/m~27 mN/m,泡沫表1 两性表面活性剂的综合分类很小。

2.1.2磺酸盐型用HEAI和溴乙基磺酸钠反应得到目的产物[3]:该表面活性剂的cmc为3·0×10-3mol/L,表面张力28·3 mN/m,泡沫中等(135 mm)。

知识点回顾第1章：绪论1 表面活性剂的定义：指能显著降低水的表面张力的一类物质。

从结构上看均为两亲分子，即同时具有亲水的极性基团和憎水的非极性基团。

亲水基团进入水中，憎水基团企图离开水而指向空气，在界面定向排列。

2 表面活性剂的特征：降低表面张力（能力和效率）；在界面形成定向单层；超过临界浓度后形成胶束；亲水-亲油平衡值（HLB）；一般分子量为300-1000。

3 表面张力、克拉夫点、浊点的定义表面张力：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，简称为表面张力，其单位为mN/m克拉夫点：离子型表面活性剂在温度较低时溶解度很小，但随温度升高而逐渐增加，当到达某一特定温度时，溶解度急剧陡升，把该温度称为克拉夫点浊点：浊点是非离子表面活性剂均匀胶束溶液发生相分离的温度4 典型表面活性剂的命名、代号与结构式，比如1831,1227，BS12，LAS，SAS，AS，AEO，AES等。

5 按照应用功能可分为乳化剂、洗涤剂、润湿剂、发泡剂、消泡剂、分散剂、絮凝剂、渗透剂及增溶剂等。

按结构组合分为普通型、双子（Gemini）型、Bola型、星型等。

6 表面活性剂绿色化四大要素：原料绿色化（采用无毒无害原料，提高制造过程及产品安全性）、制备工艺绿色化（采用原子经济反应实现制造过程零排放，减少反省步骤缩短制备流程，减少过程排放）、产品性能绿色化（改变分子结构提高安全性能，开发新型温和活性剂）、应用过程绿色化（微乳农药，微乳炼油替代消耗臭氧层物质及非臭氧层有机溶剂的水基清洗剂）。

举例阐述四大要素所代表的实际意义。

7 我国表面活性剂行业的现状与发展方向。

第2章：表面活性剂的作用原理1 表面张力的表达方式（力学和能量角度）和测定方法。

力学：f=2γl能量：dG=γdA测定方法：滴重法（滴体积法）、毛细管上升法、环法、吊片法、最大气泡压力法、滴外形法2 影响表面张力的因素：分子间作用力、温度、压力。

3 临界胶束浓度的测定方法。

两性表面活性剂两性表面活性剂，是指同时具有阴、阳两种离子性质的表面活性剂。

从它的结构来看，与憎水基团相连接的既有阳离子，也有阴离子。

其结构可表示如下：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。

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。

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。

等电点是指两性电解质在溶液中电离时，酸和碱的电离度相等时的状态。

其分子溶于水发生电离后，与亲油基相连的亲水基是同时带有阴阳两种电荷的表面活性剂。

亲油基一般是长碳链烃基，亲水基中的阳离子都是由基或季铵基组成的，阴离子可以由羧基、磺酸基或磷酸基组成。

实际应用的品种主要是氨基酸型和甜菜碱型两性表面活性剂，产量是表面活性剂中最小的。

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。

分子中的阴离子为羧基，阳离子为铵盐。