Амфотерні поверхнево-активні речовини – це поверхнево-активні речовини, що містять як аніонні гідрофільні, так і катіонні гідрофільні групи в одній молекулі. Їхньою найважливішою характеристикою є те, що вони можуть як віддавати, так і приймати протони. Під час використання вони мають такі характеристики: Амфотерні поверхнево-активні речовини зазвичай мають хороші властивості прання, диспергування, емульгування, стерилізації, пом'якшення волокон та антистатики, і можуть використовуватися як допоміжні речовини для обробки тканин, допоміжні речовини для фарбування, диспергатори кальцієвих мил, поверхнево-активні речовини для хімчистки та інгібітори корозії металів тощо. Вони мають чудову м'якість, гладкість та антистатичні властивості для тканин; певні бактерицидні та протигрибкові властивості; а також хороші емульгуючі та диспергуючі властивості. Однак цей тип поверхнево-активних речовин є відносно дорогим, і його фактичний діапазон застосування менший, ніж у інших типів поверхнево-активних речовин. Це м'які поверхнево-активні речовини. На відміну від окремих аніонних або катіонних поверхнево-активних речовин, молекули амфотерних поверхнево-активних речовин мають як кислотні, так і основні групи на одному кінці молекули. Кислотні групи здебільшого є карбоксильними, сульфоновими або фосфатними групами, тоді як основні групи – це аміно- або четвертинні амонієві групи. Вони можуть змішуватися з аніонними та неіоногенними поверхнево-активними речовинами та стійкі до кислот, лугів, солей та солей лужноземельних металів.
Наразі широко використовувані синтетичні амфотерні поверхнево-активні речовини здебільшого мають карбоксилатні групи як аніонні фрагменти, деякі з них мають сульфонатні групи; їхні катіонні фрагменти здебільшого є амінними солями або четвертинними амонієвими солями. Ті, що мають амінні солі як катіонний фрагмент, називаються амінокислотним типом; ті, що мають четвертинні амонієві солі як катіонний фрагмент, називаються бетаїновим типом.
- Тип амінокислоти
Водний розчин амфотерних поверхнево-активних речовин амінокислотного типу є лужним. При повільному додаванні хлоридної кислоти з перемішуванням реакція не змінюється, коли розчин стає нейтральним. Осад утворюється, коли розчин стає злегка кислим. Якщо додати більше хлоридної кислоти, щоб зробити розчин сильно кислим, осад знову розчиняється. Це вказує на те, що він поводиться як аніонна поверхнево-активна речовина в лужному середовищі та як катіонна поверхнево-активна речовина в кислому середовищі. Однак, коли катіонні та аніонні властивості точно збалансовані в ізоелектричній точці, гідрофільність зменшується, що призводить до утворення осаду. Аніон у молекулі є карбоксильною групою, а катіон - сіллю амонію. Цей тип поверхнево-активної речовини проявляє різну поверхневу активність залежно від зміни pH середовища. Наприклад, додециламінопропіонова кислота (C12H25N+H2CH2CH2COO-) може бути перетворена на додециламінопропіонат натрію (C12H25NHCH2CH2COO-Na+) у середовищі гідроксиду натрію, поводячись як водорозчинна аніонна поверхнево-активна речовина. У солянокислотному середовищі його можна перетворити на гідрохлорид додециламінопропіонової кислоти [(C12H25N+H2CH2CH2COOH)Cl-], яка поводиться як водорозчинна катіонна поверхнево-активна речовина. Якщо pH середовища відрегулювати таким чином, щоб позитивні та негативні заряди були точно збалансовані, воно перетворюється на внутрішню сіль (C12H25N+H2CH2CH2COO-), яка погано розчиняється у воді та випадає в осад. pH у цій точці називається ізоелектричною точкою. Щоб повною мірою проявити ефект амфотерних поверхнево-активних речовин амінокислотного типу, їх необхідно використовувати у водних розчинах з pH, що відрізняється від ізоелектричної точки. Звичайні сировинні матеріали, що використовуються для приготування амфотерних поверхнево-активних речовин амінокислотного типу, включають вищі аліфатичні первинні аміни, метилакрилат (див. акрилатні ефіри), акрилонітрил та хлороцтову кислоту.
- Bетаїнового типу
Амфотерні поверхнево-активні речовини бетаїнового типу мають найбільшу характеристику розчинності у водних розчинах, незалежно від того, чи є вони кислими, нейтральними чи лужними. Вони не випадають в осад навіть в ізоелектричній точці. Крім того, вони також мають хороші властивості, такі як проникність, миючі та антистатичні властивості. Тому вони є хорошими емульгаторами та пом'якшувачами.
Карбоксибетаїн
Аніон у молекулі є карбоксильною групою, а катіон – четвертинною амонієвою групою. Наприклад, алкілдиметилбетаїн [RN+(CH3)2CH2COO-], де алкільна група R має від 12 до 18 атомів вуглецю. Порівняно з амінокислотними типами, бетаїнові типи можуть розчинятися у воді в кислому, нейтральному або лужному середовищі та не випадають у осад навіть в ізоелектричній точці, тому їх можна використовувати у водних розчинах з будь-яким pH. У кислому середовищі, коли pH ізоелектричної точки нижчий, він поводиться як водорозчинна катіонна поверхнево-активна речовина [[RN+(CH3)2CH2COOH]Cl-]; у нейтральному або лужному середовищі, тобто коли pH дорівнює або вищий за ізоелектричну точку, він поводиться як водорозчинна амфотерна поверхнево-активна речовина і не поводиться як аніонна поверхнево-активна речовина. Амфотерні поверхнево-активні речовини схильні утворювати осади з аніонними поверхнево-активними речовинами лише в кислому середовищі. Їх можна використовувати в поєднанні з будь-яким типом поверхнево-активної речовини в середовищах з різними значеннями pH. Звичайні сировинні матеріали, що використовуються для отримання амфотерних поверхнево-активних речовин бетаїнового типу, включають алкілдиметилтретинні аміни та хлорацетат натрію тощо.
Сульфобетаїн
Аніонна група в молекулі – це сульфогрупа (SO3-), а катіонна група – четвертинна амонієва група. Найчастіше використовуються алкілдиметилсульфонетилбетаїни [RN+(CH3)2CH2CH2SO3-] та алкілдиметилсульфопропілбетаїни [RN+(CH3)2CH2CH2CH2SO3-]. Кількість атомів вуглецю в алкільній групі R у формулах коливається від 12 до 18. Сульфобетаїни мають комплексні властивості; вони не тільки володіють усіма перевагами звичайних бетаїнів, але й мають унікальні переваги, такі як стійкість до високих концентрацій кислот, лугів та солей. Наразі гідроксисульфопропіл [RN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3-] використовується для заміни сульфопропілбетаїнів, під час виробництва яких утворюються речовини, шкідливі для організму людини. Завдяки наявності як аніонних, так і катіонних груп з гідроксильними групами в їхній структурі, вони не тільки мають усі переваги амфотерних поверхнево-активних речовин, але й демонструють стійкість до високих концентрацій кислот, лугів та солей, добрі емульгуючі, диспергуючі та антистатичні властивості, а також бактерицидні, протигрибкові та в'язкопружні властивості. Це поверхнево-активні речовини з чудовими загальними характеристиками, які широко застосовуються в різних галузях, таких як повсякденна хімія, витіснення нафти з нафтових родовищ, гідророзрив пласта та кислотна обробка.
Фосфоліпід бетаїн
Аніонною групою в молекулі є фосфатна група (HPO4-), а катіонною групою є четвертинна амонієва група. Наприклад, алкілдиметилгідроксипропілфосфат бетаїн [RN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2HPO4-], де алкільна група R має від 12 до 18 атомів вуглецю. Ця структура визначає, що він не тільки має чудові властивості амфотерних поверхнево-активних речовин, такі як змочуваність, миючі властивості, солюбілізація, емульгуючі та диспергуючі властивості, антистатичні властивості, термостабільність, а також добру сумісність, низьке подразнення та переваги перед звичайними аніонними поверхнево-активними речовинами, такі як краща стійкість до лугів, стійкість до електролітів та антистатичні властивості, але також має сильну диспергованість кальцієвого мила, низький поверхневий натяг та чудові піноутворювальні властивості.
Час публікації: 04 лютого 2026 р.