Surfaktanty amfoteryczne to surfaktanty zawierające w tej samej cząsteczce zarówno anionowe grupy hydrofilowe, jak i kationowe grupy hydrofilowe. Ich najważniejszą cechą jest to, że mogą zarówno oddawać, jak i przyjmować protony. Podczas użytkowania wykazują następujące właściwości: Surfaktanty amfoteryczne generalnie dobrze sprawdzają się w praniu, dyspergowaniu, emulgowaniu, sterylizacji, zmiękczaniu włókien oraz działaniu antystatycznym. Mogą być stosowane jako środki pomocnicze do wykańczania tkanin, środki pomocnicze do barwienia, dyspergatory mydła wapniowego, środki powierzchniowo czynne do czyszczenia na sucho oraz inhibitory korozji metali itp. Charakteryzują się doskonałą miękkością, gładkością i właściwościami antystatycznymi dla tkanin; posiadają pewne właściwości bakteriobójcze i hamujące rozwój pleśni; oraz dobre właściwości emulgujące i dyspergujące. Jednak ten rodzaj surfaktantu jest stosunkowo drogi, a jego rzeczywisty zakres zastosowań jest mniejszy niż w przypadku innych rodzajów surfaktantów. Jest to łagodny surfaktant. W przeciwieństwie do pojedynczych anionowych lub kationowych surfaktantów, cząsteczki amfoterycznych surfaktantów posiadają zarówno grupy kwasowe, jak i zasadowe na jednym końcu cząsteczki. Grupy kwasowe to głównie grupy karboksylowe, kwasu sulfonowego lub fosforanowe, natomiast grupy zasadowe to grupy aminowe lub czwartorzędowe grupy amoniowe. Można je mieszać z anionowymi i niejonowymi surfaktantami i są odporne na działanie kwasów, zasad, soli i soli metali ziem alkalicznych.
Obecnie powszechnie stosowane syntetyczne surfaktanty amfoteryczne mają głównie grupy karboksylanowe jako ugrupowania anionowe, a niektóre z nich mają grupy sulfonianowe; ich ugrupowania kationowe to głównie sole aminowe lub czwartorzędowe sole amoniowe. Te z solami aminowymi jako ugrupowaniem kationowym nazywane są surfaktantami typu aminokwasowego; te z czwartorzędowymi solami amoniowymi jako ugrupowaniem kationowym nazywane są surfaktantami typu betainowego.
- Typ aminokwasu
Wodny roztwór amfoterycznych surfaktantów typu aminokwasów ma odczyn zasadowy. Powolne dodawanie kwasu solnego z mieszaniem nie powoduje zmiany, gdy roztwór staje się obojętny. Osad tworzy się, gdy roztwór staje się lekko kwaśny. Jeśli doda się więcej kwasu solnego, aby silnie zakwasić roztwór, osad ponownie się rozpuszcza. Wskazuje to, że surfaktant zachowuje się jak anionowy surfaktant w środowisku zasadowym, a jak kationowy surfaktant w środowisku kwaśnym. Jednakże, gdy właściwości kationowe i anionowe są dokładnie zrównoważone w punkcie izoelektrycznym, hydrofilowość spada, co prowadzi do powstania osadu. Anionem w cząsteczce jest grupa karboksylowa, a kationem sól amonowa. Ten rodzaj surfaktantu wykazuje różną aktywność powierzchniową w zależności od zmian pH środowiska. Na przykład kwas dodecyloaminopropionowy (C12H25N+H2CH2CH2COO-) można przekształcić w roztworze wodorotlenku sodu w dodecyloaminopropionian sodu (C12H25NHCH2CH2COO-Na+), który zachowuje się jak rozpuszczalny w wodzie anionowy środek powierzchniowo czynny. W roztworze kwasu solnego można go przekształcić w chlorowodorek kwasu dodecyloaminopropionowego [(C12H25N+H2CH2CH2COOH)Cl-], który zachowuje się jak rozpuszczalny w wodzie kationowy środek powierzchniowo czynny. Jeśli pH roztworu zostanie dostosowane tak, aby ładunki dodatnie i ujemne były dokładnie zrównoważone, kwas przekształca się w sól wewnętrzną (C12H25N+H2CH2CH2COO-), która jest słabo rozpuszczalna w wodzie i wytrąca się. pH w tym punkcie nazywane jest punktem izoelektrycznym. Aby w pełni wykorzystać działanie surfaktantów amfoterycznych typu aminokwasowego, muszą one być stosowane w roztworach wodnych o pH odbiegającym od punktu izoelektrycznego. Do typowych surowców stosowanych do otrzymywania surfaktantów amfoterycznych typu aminokwasowego należą wyższe alifatyczne aminy pierwszorzędowe, akrylan metylu (patrz estry akrylanowe), akrylonitryl i kwas chlorooctowy.
- Btyp etainy
Amfoteryczne surfaktanty typu betainy charakteryzują się przede wszystkim rozpuszczalnością w roztworach wodnych, niezależnie od tego, czy są kwaśne, obojętne, czy zasadowe. Nie wytrącają się nawet w punkcie izoelektrycznym. Ponadto charakteryzują się dobrymi właściwościami, takimi jak przepuszczalność, właściwości piorące i właściwości antystatyczne. Dzięki temu są dobrymi emulgatorami i zmiękczaczami.
Karboksybetaina
Anion w cząsteczce jest grupą karboksylową, a kation jest czwartorzędową grupą amoniową. Na przykład alkilodimetylobetaina [RN+(CH3)2CH2COO-], gdzie grupa alkilowa R ma od 12 do 18 atomów węgla. W porównaniu z aminokwasami, betainy mogą rozpuszczać się w wodzie w środowisku kwaśnym, obojętnym lub zasadowym i nie wytrącają się nawet w punkcie izoelektrycznym, dzięki czemu mogą być stosowane w roztworach wodnych o dowolnym pH. W środowisku kwaśnym, gdy pH punktu izoelektrycznego jest niższe, zachowuje się jak rozpuszczalny w wodzie surfaktant kationowy [[RN+(CH3)2CH2COOH]Cl-]; w środowisku obojętnym lub zasadowym, tj. gdy pH jest równe lub wyższe od punktu izoelektrycznego, zachowuje się jak rozpuszczalny w wodzie surfaktant amfoteryczny i nie zachowuje się jak surfaktant anionowy. Surfaktanty amfoteryczne mają tendencję do tworzenia osadów z surfaktantami anionowymi tylko w środowisku kwaśnym. Można je stosować w połączeniu z dowolnym rodzajem surfaktantu w środowisku o różnym pH. Typowymi surowcami używanymi do otrzymywania surfaktantów amfoterycznych typu betainy są alkilodimetyloaminy trzeciorzędowe i chlorooctan sodu itp.
Sulfobetaina
Grupą anionową w cząsteczce jest grupa sulfo (SO3-), a grupą kationową czwartorzędowa grupa amoniowa. Powszechnie stosowane są alkilodimetylosulfonetylobetainy [RN+(CH3)2CH2CH2SO3-] i alkilodimetylosulfopropylobetainy [RN+(CH3)2CH2CH2CH2SO3-]. Liczba atomów węgla w grupie alkilowej R we wzorach waha się od 12 do 18. Sulfobetainy mają wszechstronne właściwości; posiadają nie tylko wszystkie zalety zwykłych betain, ale także unikalne zalety, takie jak odporność na wysokie stężenia kwasów, zasad i soli. Obecnie, w celu zastąpienia sulfopropylobetain, które podczas produkcji wytwarzają substancje szkodliwe dla organizmu człowieka, stosuje się hydroksysulfopropylo [RN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3-]. Dzięki obecności w strukturze zarówno grup anionowych, jak i kationowych z grupami hydroksylowymi, posiadają one nie tylko wszystkie zalety surfaktantów amfoterycznych, ale także wykazują odporność na wysokie stężenia kwasów, zasad i soli, dobre właściwości emulgujące, dyspergujące i antystatyczne, a także właściwości bakteriobójcze, przeciwgrzybicze i lepkosprężyste. Są to surfaktanty o doskonałych właściwościach i znalazły szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach, takich jak chemikalia codziennego użytku, wypieranie ropy naftowej na złożach ropy naftowej, szczelinowanie i zakwaszanie.
Fosfolipid betaina
Grupą anionową w cząsteczce jest grupa fosforanowa (HPO4-), a grupą kationową czwartorzędowa grupa amoniowa. Na przykład alkilodimetylohydroksypropylofosforan betainy [RN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2HPO4-], gdzie grupa alkilowa R ma od 12 do 18 atomów węgla. Taka struktura sprawia, że posiada ona nie tylko doskonałe właściwości amfoterycznych środków powierzchniowo czynnych, takie jak zwilżalność, zdolność piorąca, rozpuszczalność, właściwości emulgujące i dyspergujące, właściwości antystatyczne, stabilność termiczną, a także dobrą kompatybilność, niskie działanie drażniące i zalety w porównaniu z ogólnymi anionowymi środkami powierzchniowo czynnymi, takie jak lepsza odporność na alkalia, odporność na elektrolity i właściwości antystatyczne, ale także charakteryzuje się silną dyspersją mydła wapniowego, niskim napięciem powierzchniowym i doskonałymi właściwościami pieniącymi.
Czas publikacji: 04-02-2026