Amfotere oppervlakteactieve stoffen zijn stoffen die zowel anionische als kationische hydrofiele groepen in hetzelfde molecuul bevatten. Hun belangrijkste kenmerk is dat ze zowel protonen kunnen afstaan als opnemen. Ze hebben de volgende eigenschappen tijdens gebruik: Amfotere oppervlakteactieve stoffen presteren over het algemeen goed bij het wassen, dispergeren, emulgeren, steriliseren, verzachten van vezels en als antistatische stoffen. Ze kunnen worden gebruikt als hulpstoffen voor textielafwerking, verfhulpstoffen, calciumzeepdispergeermiddelen, chemische reinigingsmiddelen en metaalcorrosieremmers, enzovoort. Ze hebben uitstekende eigenschappen voor het verzachten, gladmaken en antistatisch maken van textiel; bepaalde bacteriedodende en schimmelwerende eigenschappen; en goede emulgerende en dispergerende eigenschappen. Dit type oppervlakteactieve stof is echter relatief duur en het toepassingsgebied is kleiner dan dat van andere typen oppervlakteactieve stoffen. Het is een milde oppervlakteactieve stof. In tegenstelling tot enkelvoudige anionische of kationische oppervlakteactieve stoffen, hebben amfotere oppervlakteactieve moleculen zowel zure als basische groepen aan één uiteinde van het molecuul. De zure groepen zijn meestal carboxyl-, sulfonzuur- of fosfaatgroepen, terwijl de basische groepen amino- of quaternaire ammoniumgroepen zijn. Ze kunnen worden gemengd met anionische en niet-ionische oppervlakteactieve stoffen en zijn bestand tegen zuren, basen, zouten en aardalkalimetaalzouten.
Momenteel bevatten veelgebruikte synthetische amfotere oppervlakteactieve stoffen voornamelijk carboxylaatgroepen als anionische component, met enkele varianten die ook sulfonaatgroepen bevatten; hun kationische componenten zijn meestal aminezouten of quaternaire ammoniumzouten. Stoffen met aminezouten als kationische component worden aminozuurtype genoemd; stoffen met quaternaire ammoniumzouten als kationische component worden betaïnetype genoemd.
- Aminozuurtype
De waterige oplossing van amfotere oppervlakteactieve stoffen van het aminozuurtype is alkalisch. Wanneer langzaam zoutzuur onder roeren wordt toegevoegd, blijft de oplossing neutraal. Er vormt zich een neerslag wanneer de oplossing licht zuur wordt. Als er meer zoutzuur wordt toegevoegd om de oplossing sterk zuur te maken, lost de neerslag weer op. Dit duidt erop dat de stof zich gedraagt als een anionische oppervlakteactieve stof in een alkalisch milieu en als een kationische oppervlakteactieve stof in een zuur milieu. Wanneer de kationische en anionische eigenschappen echter precies in evenwicht zijn bij het iso-elektrisch punt, neemt de hydrofiliteit af, wat resulteert in de vorming van een neerslag. Het anion in het molecuul is een carboxylgroep en het kation is een ammoniumzout. Dit type oppervlakteactieve stof vertoont verschillende oppervlakteactiviteiten bij veranderingen in de pH van het medium. Dodecylaminopropionzuur (C12H25N+H2CH2CH2COO-) kan bijvoorbeeld in een natriumhydroxidemedium worden omgezet in natriumdodecylaminopropionaat (C12H25NHCH2CH2COO-Na+), dat zich gedraagt als een in water oplosbare anionische oppervlakteactieve stof. In een zoutzuurmedium kan het worden omgezet in het hydrochloridezout van dodecylaminopropionzuur [(C12H25N+H2CH2CH2COOH)Cl-], dat zich gedraagt als een in water oplosbare kationische oppervlakteactieve stof. Als de pH van het medium zodanig wordt aangepast dat de positieve en negatieve ladingen precies in evenwicht zijn, wordt het omgezet in een inwendig zout (C12H25N+H2CH2CH2COO-), dat slecht oplosbaar is in water en neerslaat. De pH op dit punt wordt het iso-elektrisch punt genoemd. Om het effect van amfotere oppervlakteactieve stoffen van het aminozuurtype volledig te benutten, moeten ze worden gebruikt in waterige oplossingen met een pH die afwijkt van het iso-elektrisch punt. Veelgebruikte grondstoffen voor de bereiding van amfotere oppervlakteactieve stoffen van het aminozuurtype zijn onder andere hogere alifatische primaire aminen, methylacrylaat (zie acrylaatesters), acrylonitril en chloorazijnzuur.
- Betaine type
Amfotere oppervlakteactieve stoffen van het betaïne-type hebben als belangrijkste kenmerk dat ze oplosbaar zijn in waterige oplossingen, ongeacht of deze zuur, neutraal of alkalisch zijn. Ze slaan zelfs niet neer bij het iso-elektrisch punt. Bovendien hebben ze ook goede eigenschappen zoals permeabiliteit, reinigende werking en antistatische eigenschappen. Daarom zijn het goede emulgatoren en wasverzachters.
Carboxybetaïne
Het anion in het molecuul is een carboxylgroep en het kation is een quaternaire ammoniumgroep. Bijvoorbeeld alkyldimethylbetaïne [RN+(CH3)2CH2COO-], waarbij de alkylgroep R 12 tot 18 koolstofatomen heeft. In tegenstelling tot aminozuren lossen betaïnes op in water in zure, neutrale of alkalische media en slaan ze zelfs bij het iso-elektrisch punt niet neer, waardoor ze in waterige oplossingen met elke pH gebruikt kunnen worden. In zure media, wanneer de pH lager is dan het iso-elektrisch punt, gedraagt het zich als een wateroplosbare kationische surfactant [[RN+(CH3)2CH2COOH]Cl-]; in neutrale of alkalische media, d.w.z. wanneer de pH gelijk is aan of hoger is dan het iso-elektrisch punt, gedraagt het zich als een wateroplosbare amfotere surfactant en niet als een anionische surfactant. Amfotere oppervlakteactieve stoffen hebben de neiging om alleen in zure media neerslag te vormen met anionische oppervlakteactieve stoffen. Ze kunnen in combinatie met elk type oppervlakteactieve stof worden gebruikt in media met verschillende pH-waarden. Veelgebruikte grondstoffen voor de bereiding van amfotere oppervlakteactieve stoffen van het betaïne-type zijn onder andere alkyldimethyl-tertiaire aminen en natriumchloroacetaat.
Sulfobetaïne
De anionische groep in het molecuul is de sulfogroep (SO3-), en de kationische groep is de quaternaire ammoniumgroep. Veelgebruikte varianten zijn alkyldimethylsulfonethylbetaïne [RN+(CH3)2CH2CH2SO3-] en alkyldimethylsulfopropylbetaïne [RN+(CH3)2CH2CH2CH2SO3-]. Het aantal koolstofatomen in de alkylgroep R in de formules varieert van 12 tot 18. Sulfobetaïnes hebben veelzijdige eigenschappen; ze bezitten niet alleen alle voordelen van gewone betaïnes, maar hebben ook unieke voordelen, zoals resistentie tegen hoge concentraties zuren, basen en zouten. Momenteel wordt hydroxysulfopropyl [RN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3-] gebruikt als vervanging voor sulfopropylbetaïnes, die tijdens de productie stoffen produceren die schadelijk zijn voor het menselijk lichaam. Door de aanwezigheid van zowel anionische als kationische groepen met hydroxylgroepen in hun structuur, bezitten ze niet alleen alle voordelen van amfotere oppervlakteactieve stoffen, maar vertonen ze ook weerstand tegen hoge concentraties zuren, basen en zouten, goede emulgerende, dispergerende en antistatische eigenschappen, evenals bacteriedodende, schimmelwerende en visco-elastische eigenschappen. Het zijn oppervlakteactieve stoffen met uitstekende algehele prestaties die op grote schaal worden toegepast in diverse sectoren, zoals dagelijkse chemicaliën, oliewinning, fracking en verzuring.
Fosfolipide betaïne
De anionische groep in het molecuul is de fosfaatgroep (HPO4-), en de kationische groep is de quaternaire ammoniumgroep. Bijvoorbeeld alkyldimethylhydroxypropylfosfaatbetaïne [RN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2HPO4-], waarbij de alkylgroep R 12 tot 18 koolstofatomen heeft. Deze structuur zorgt ervoor dat het niet alleen de uitstekende eigenschappen van amfotere oppervlakteactieve stoffen bezit, zoals bevochtigbaarheid, reinigende werking, oplossend vermogen, emulgerende en dispergerende eigenschappen, antistatische eigenschappen, thermische stabiliteit, evenals goede compatibiliteit, lage irritatie, en voordelen ten opzichte van algemene anionische oppervlakteactieve stoffen zoals betere alkalibestendigheid, elektrolytbestendigheid en antistatische eigenschappen, maar ook een sterke dispergeerbaarheid van calciumzeep, een lage oppervlaktespanning en uitstekende schuimvormingseigenschappen heeft.
Geplaatst op: 4 februari 2026