一文读懂两性表面活性剂

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。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：

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。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。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。

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。

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

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脂肪伯胺、见丙烯酸酯等。

甜菜碱型

甜菜碱型两性表面活性剂，特点是无论在酸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。

1.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钠等。

2.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，不但有普通甜菜碱的全部优点，还具有耐高浓度酸、碱、盐等优点。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。

3.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。