Les tensioactifs amphotères sont des tensioactifs qui contiennent à la fois des groupements hydrophiles anioniques et cationiques au sein d'une même molécule. Leur principale caractéristique est leur capacité à donner et à accepter des protons. Lors de leur utilisation, ils présentent les caractéristiques suivantes : ils sont généralement performants pour le lavage, la dispersion, l'émulsification, la stérilisation, l'adoucissement des fibres et leurs propriétés antistatiques. Ils peuvent être utilisés comme auxiliaires de finition textile, auxiliaires de teinture, dispersants pour savons calciques, tensioactifs de nettoyage à sec et inhibiteurs de corrosion des métaux, etc. Ils confèrent aux textiles une excellente douceur, un toucher soyeux et des propriétés antistatiques ; certaines propriétés bactéricides et antifongiques ; et de bonnes propriétés émulsifiantes et dispersantes. Cependant, ce type de tensioactif est relativement coûteux et son champ d'application est plus restreint que celui d'autres types de tensioactifs. Il s'agit d'un tensioactif doux. Contrairement aux tensioactifs anioniques ou cationiques simples, les tensioactifs amphotères possèdent à la fois des groupements acides et basiques à une extrémité de leur molécule. Les groupements acides sont principalement des groupements carboxyle, sulfonique ou phosphate, tandis que les groupements basiques sont des groupements amino ou ammonium quaternaire. Ils peuvent être mélangés avec des tensioactifs anioniques et non ioniques et résistent aux acides, aux bases, aux sels et aux sels de métaux alcalino-terreux.
Actuellement, les tensioactifs amphotères de synthèse couramment utilisés possèdent majoritairement des groupements carboxylates comme groupements anioniques, certains présentant des groupements sulfonates ; leurs groupements cationiques sont principalement des sels d’amines ou des sels d’ammonium quaternaire. Ceux dont le groupement cationique est un sel d’amine sont dits de type acide aminé ; ceux dont le groupement cationique est un sel d’ammonium quaternaire sont dits de type bétaïne.
- Type d'acide aminé
La solution aqueuse de tensioactifs amphotères de type acide aminé est alcaline. L'ajout lent d'acide chlorhydrique sous agitation ne provoque aucune modification de la solution jusqu'à neutralisation. Un précipité se forme lorsque la solution devient légèrement acide. Si l'on ajoute davantage d'acide chlorhydrique pour rendre la solution fortement acide, le précipité se dissout à nouveau. Ceci indique que le tensioactif se comporte comme un tensioactif anionique en milieu alcalin et comme un tensioactif cationique en milieu acide. Cependant, lorsque les propriétés cationiques et anioniques s'équilibrent parfaitement au point isoélectrique, l'hydrophilie diminue, entraînant la formation d'un précipité. L'anion présent dans la molécule est un groupe carboxyle et le cation est un sel d'ammonium. Ce type de tensioactif présente des activités de surface variables selon le pH du milieu. Par exemple, l'acide dodécylaminopropionique (C₁₂H₂₅N⁺H₂CH₂CH₂COO⁻) peut être converti en dodécylaminopropionate de sodium (C₁₂H₂₅NHCH₂CH₂COO⁻Na⁺) en milieu hydroxyde de sodium, se comportant alors comme un tensioactif anionique hydrosoluble. En milieu acide chlorhydrique, il peut être converti en chlorhydrate d'acide dodécylaminopropionique [(C₁₂H₂₅N⁺H₂CH₂CH₂COOH)Cl⁻], se comportant alors comme un tensioactif cationique hydrosoluble. Si le pH du milieu est ajusté de manière à équilibrer parfaitement les charges positives et négatives, il se transforme en un sel interne (C₁₂H₂₅N⁺H₂CH₂CH₂COO⁻), peu soluble dans l'eau et qui précipite. Le pH correspondant à ce point est appelé point isoélectrique. Pour exercer pleinement leur effet, les tensioactifs amphotères de type acide aminé doivent être utilisés en solution aqueuse à un pH différent de leur point isoélectrique. Parmi les matières premières couramment utilisées pour leur préparation figurent les amines primaires aliphatiques supérieures, l'acrylate de méthyle (voir esters d'acrylate), l'acrylonitrile et l'acide chloroacétique.
- Btype étaine
Les tensioactifs amphotères de type bétaïne se caractérisent principalement par leur solubilité en milieu aqueux, qu'il soit acide, neutre ou alcalin. Ils ne précipitent pas, même à leur point isoélectrique. De plus, ils présentent d'excellentes propriétés telles que la perméabilité, le pouvoir détergent et des propriétés antistatiques. Ils constituent donc de bons émulsifiants et adoucissants.
Carboxybétaïne
L'anion de la molécule est un groupe carboxyle et le cation un groupe ammonium quaternaire. Par exemple, l'alkyl diméthyl bétaïne [RN+(CH3)2CH2COO-], où le groupe alkyle R possède de 12 à 18 atomes de carbone. Contrairement aux acides aminés, les bétaïnes sont solubles dans l'eau en milieux acide, neutre ou alcalin et ne précipitent pas, même au point isoélectrique. Elles peuvent donc être utilisées en solution aqueuse quel que soit le pH. En milieu acide, lorsque le pH est inférieur au point isoélectrique, elles se comportent comme un tensioactif cationique hydrosoluble [[RN+(CH3)2CH2COOH]Cl-]. En milieu neutre ou alcalin, c'est-à-dire lorsque le pH est égal ou supérieur au point isoélectrique, elles se comportent comme un tensioactif amphotère hydrosoluble et non comme un tensioactif anionique. Les tensioactifs amphotères ont tendance à précipiter avec les tensioactifs anioniques uniquement en milieu acide. Ils peuvent être utilisés en association avec tout type de tensioactif dans des milieux présentant différents pH. Parmi les matières premières couramment utilisées pour la préparation de tensioactifs amphotères de type bétaïne, on trouve notamment les alkyl diméthyl amines tertiaires et le chloroacétate de sodium.
Sulfobétaïne
Le groupe anionique de la molécule est le groupe sulfo (SO₃⁻), et le groupe cationique est le groupe ammonium quaternaire. Les bétaïnes les plus couramment utilisées sont les alkyl diméthyl sulfonéthyl bétaïnes [RN⁺(CH₃)₂CH₂CH₂SO₃⁻] et les alkyl diméthyl sulfopropyl bétaïnes [RN⁺(CH₃)₂CH₂CH₂CH₂SO₃⁻]. Le nombre d'atomes de carbone du groupe alkyle R dans les formules varie de 12 à 18. Les sulfobétaïnes possèdent des propriétés remarquables ; elles présentent non seulement tous les avantages des bétaïnes ordinaires, mais aussi des avantages uniques tels qu'une résistance aux fortes concentrations d'acides, d'alcalis et de sels. Actuellement, l'hydroxy sulfopropyl bétaïne [RN⁺(CH₃)₂CH₂CH(OH)CH₂SO₃⁻] est utilisée en remplacement des sulfopropyl bétaïnes, dont la production génère des substances nocives pour l'organisme. Grâce à la présence de groupes anioniques et cationiques, ainsi que de groupes hydroxyle, dans leur structure, ces tensioactifs possèdent non seulement tous les avantages des tensioactifs amphotères, mais aussi une résistance aux fortes concentrations d'acides, de bases et de sels, de bonnes propriétés émulsifiantes, dispersantes et antistatiques, ainsi que des propriétés bactéricides, antifongiques et viscoélastiques. Ce sont des tensioactifs aux performances globales exceptionnelles, largement utilisés dans divers domaines tels que la chimie de consommation courante, le déplacement du pétrole dans l'industrie pétrolière, la fracturation hydraulique et l'acidification.
Bétaïne phospholipide
Le groupe anionique de la molécule est le groupe phosphate (HPO₄⁻), et le groupe cationique est le groupe ammonium quaternaire. Par exemple, l'alkyl diméthyl hydroxypropyl phosphate bétaïne [RN⁺(CH₃)₂CH₂CH(OH)CH₂HPO₄⁻], où le groupe alkyle R possède de 12 à 18 atomes de carbone. Cette structure lui confère non seulement d'excellentes propriétés de tensioactifs amphotères, telles que mouillabilité, pouvoir détergent, solubilisation, émulsification et dispersion, propriétés antistatiques, stabilité thermique, ainsi qu'une bonne compatibilité, une faible irritation et des avantages par rapport aux tensioactifs anioniques classiques, comme une meilleure résistance aux alcalis et aux électrolytes, et des propriétés antistatiques supérieures, mais aussi une forte dispersibilité des savons de calcium, une faible tension superficielle et d'excellentes propriétés moussantes.
Date de publication : 4 février 2026