兩性離子表面活性劑

兩性型表面活性劑，在使用上有這樣一個特點：如在酸性溶液中呈陽離子性質；在中性浴中呈非電離子型性質。在印染工業上主要用作織物柔軟劑、滲透劑、凈洗劑、抗靜電劑等。這種表面活性劑品種較少。如絲綢精練，腈綸纖維后處理所用的柔軟劑SCM即屬於兩性型表面活性劑。

這類表面活性劑，生產品種絕大部分是羧基鹽類型。其中陰離子部分是羧酸基，陽離子部分由胺鹽構成的叫氨基酸型兩性表面活性劑，陽離子部分由季銨鹽構成的叫甜菜鹼型兩性表面活性劑。

氨基酸型兩性表面活性劑的水溶液呈鹼性。如果在攪拌下，慢慢加入鹽酸，變為中性時仍無變化。至微酸性時則生成沉澱。如果再加入鹽酸至強酸性時，沉澱又溶解。這就說明，呈鹼性時表現為陰離子表面活性劑，呈酸性時，表現為陽離子表面活性劑。但是，當陽離子性和陰離子性正好在平衡的等電點時，親水性變小，就生成沉澱。

分子中的陰離子為羧基，陽離子為銨鹽。這類表面活性劑隨介質pH的變化而顯示不同的表面活性，如十二烷基氨基丙酸(C12H25N+H2CH2CH2COO-)在氫氧化鈉介質中可轉變成十二烷基氨基丙酸鈉(C12H25 NHCH2CH2COO-Na+),表現為能溶於水的陰離子表面活性劑。它在鹽酸介質中可以轉變成十二烷基氨基丙酸的鹽酸鹽〔(C12H25N+H2CH2CH2COOH)Cl-〕,表現為能溶於水的陽離子表面活性劑。若調節介質的pH,使陽電性和陰電性正好平衡，它就轉變成內鹽(C12H25N+H2CH2CH2COO-)，難溶於水而析出沉澱，此時的pH稱為等電點。為了充分發揮氨基酸型兩性表面活性劑的作用，必須在偏離等電點pH的水溶液中使用。製備氨基酸型兩性表面活性劑常用的原料為高級脂肪伯胺、丙烯酸甲酯（見丙烯酸酯）、丙烯腈和氯乙酸等。

甜菜鹼型

甜菜鹼型兩性表面活性劑，最大的特點是無論在酸性、中性或鹼性的水溶液中都能溶解。即使在等電點時也無沉澱。此外，滲透力、去污力及抗靜電等性能也較好。因此，是較好的乳化劑、柔軟劑。

分子中的陰離子為羧基，陽離子為季銨基。如烷基二甲基甜菜鹼〔RN+(CH3)2CH2COO-〕，式中烴基R的碳原子數為12～18。與氨基酸型相比，甜菜鹼型在酸性、中性或鹼性介質中均能溶解於水，即使在等電點也不致產生沉澱，因而可以在任何pH的水溶液中使用。在酸性介質中，當等電點的pH更小時，表現為溶於水的陽離子表面活性劑〔【RN+(CH3)2CH2COOH】Cl-〕;在中性或鹼性介質中，即與等電點pH相同或更大時，它均表現為能溶於水的兩性表面活性劑，而不會表現為陰離子表面活性劑。兩性表面活性劑只在酸性介質中與陰離子表面活性劑易成沉澱。在各種pH的介質中，它可與任何類型的表面活性劑配合使用。製備甜菜鹼型兩性表面活性劑常用的原料為烷基二甲基叔胺和氯乙酸鈉等。

分子中的陰離子磺基（SO3-)，陽離子為季銨基。常用的有烷基二甲基磺乙基甜菜鹼[RN+(CH3)2CH2CH2SO3-]和烷基二甲基磺丙基甜菜鹼[RN+(CH3)2CH2CH2CH2SO3-]式中的烷烴基R的碳原子數為12~18。磺基甜菜鹼性能全面，不但有普通甜菜鹼的全部優點，還具有耐高濃度酸、鹼、鹽等獨特優點。已有羥基磺丙基[RN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3-]替代磺丙基甜菜鹼在生產中產生對人體有害的物質。

因結構中同時帶有羥基的陰離子和陽離子基團，不僅具有兩性表面活性劑的所有優點，還具有耐高濃度酸、鹼鹽，良好的乳化性、分散性和抗靜電性，以及具有殺菌、抑霉性和粘彈性等，是惡性循環能優異的表面活性劑。已可以廣泛應用於日用化工、油田驅油、壓裂、酸化等多個領域。

分子中的陰離子磷酸脂基（HPO4-),陽離子為季銨基。如烷基二甲基羥丙基磷酸脂甜菜鹼[RN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2HPO4-]，式中烴基R的碳原子數為12～18。此結構決定其不僅具有兩性表面活性劑的優良的潤濕性、洗凈性、增溶性、乳化分散性、抗靜電性、熱穩定性等，以及良好的配伍性，較低的刺激性，和優於一般陰離子表面活性劑的耐鹼性、耐電解質性和抗靜電性優點，而且具有較強的鈣皂分散性，具有表面張力低，起泡性能優良特點。

分子中包含一個環和一個五價氮原子的結構。咪唑啉的母體結構是咪唑，反映分子結構為包含叔氮和亞胺基團的五元雜環。具有高效、無毒、低刺激性、且有優良生物降解特性。

兩性離子聚丙烯醯胺因分子內含陽離子基和陰離子基，水解共聚而成。優點是具備了一般陽離子絮凝的使用特點，表現了更優異的性能。此類絮凝劑可在大範圍的PH值內使用，具有更高的濾水量，較底的濾餅含水率，也可用於強酸浸提礦石或從含金屬的酸性催化劑中回收有價值的金屬。

兩性離子型絕非陰離子型、陽離子型的混合。如果把陽離子聚丙烯醯胺與陰離子聚丙烯醯胺配合使用則會發生反應產生沉澱。所以兩性離子產品最為理想。

1、絮凝性：PAM能使懸浮物質通過電中和，架橋吸附作用，起絮凝作用。

2、粘合性：能通過機械的、物理的、化學的作用，起粘合作用。

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

4、增稠性：PAM在中性和酸條件下均有增稠作用，當PH值在10以上PAM易水解。呈半網狀結構時，增稠將更明顯。

主要用作絮凝劑：對於懸浮顆粒，較粗、濃度高、粒子帶陽電荷，水PH值為中性或鹼性的污水，由於陰離子聚丙烯醯胺分子鏈中含有一定量極性基能吸附水中懸浮的固體粒子，使粒子間架橋形成大的絮凝物。因此它加速懸浮液中的粒子的沉降，有非常明顯的加快溶液的澄清，促進過濾等效果。該產品廣泛用於化學工業廢水、廢液的處理，市政污水處理。

1.自來水工業、高濁度水的凈化、沉清、洗煤、選礦、冶金、鋼鐵工業、鋅、鋁加工業、電子工業等水處理。

用於石油工業、採油、鑽井泥漿、廢泥漿處理、防止水竄、降低摩阻、提高採收率、三次採油得到廣泛運用。

2..用於紡織上漿劑、漿液性能穩定、落漿少、織物斷頭率低、布面光潔。

3.用於造紙工業、一是提高填料、顏料等存留率。以降低原材料的流失和對環境的污染；二是提高紙張的強度（包括干強度和濕強度），另外，使用PAM還可以提高紙抗撕性和多孔性，以改進視覺和印刷性能

4.用於食品及茶葉包裝紙中、其他行業，食品行業，用於甘蔗糖、甜菜糖生產中蔗汁澄清及糖漿磷浮法提取。

5.酶製劑發酵液絮凝澄清工業

6.用於飼料蛋白的回收、質量穩定、性能好，回收的蛋白粉對雞的成活率提高和增重、產蛋無不良影響，合成樹脂塗料，土建灌漿材料堵水，建材工業、提高水泥質量、建築業膠粘劑，填縫修復及堵水劑，土壤改良、電鍍工業、印染工業等。無機鹽效果要高數倍或數十倍，因為這類廢水普遍帶有陰電荷。使用水溶性偶氮引發劑AIBA等，已能將其分子量提高到千萬以上。