1. Khái quát chung

Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính đề cập đến cả nhóm cation ưa nước và nhóm kỵ nước anion trong cấu trúc phân tử, chúng có thể bị ion hóa trong dung dịch nước và thể hiện các đặc tính của chất hoạt động bề mặt anion trong một điều kiện môi trường nhất định, nhưng ở một điều kiện môi trường khác Nó là một nhóm chất hoạt động bề mặt thể hiện các đặc điểm của chất hoạt động bề mặt cation.

Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính loại betaine đề cập đến một nhóm hợp chất có cấu trúc tương tự như betaine sản phẩm tự nhiên. Tên hóa học của betaine là trimethylammonium acetate. Nó là một sản phẩm tự nhiên được phát hiện bởi Scheibler (Scheibler C. 1869, Scheibler C. 1870) và được tách ra từ nước củ cải đường. Scheibler đặt tên betaine beta-in theo tên Latinh là beta vulgaris.

Năm 1876, Bruhl sử dụng thuật ngữ betaine và đề xuất rằng các hợp chất có cấu trúc tương tự như các sản phẩm tự nhiên được đặt tên là “betaines“, Là chất hoạt động bề mặt lưỡng tính loại betaine. Các chất hoạt động bề mặt lưỡng tính loại betaine có thể được chia thành loại axit cacboxylic, loại axit sulfonic, loại sulfat, loại sulfit, loại photphat, loại phosphite, loại axit photphonic và loại photphonit tùy theo loại nhóm axit. . Hiện nay, các nghiên cứu trong nước về chất hoạt động bề mặt betaine rất tích cực. Trong số đó, loại axit cacboxylic, loại axit sulfonic và các sản phẩm loại phốt phát đã được báo cáo nhiều hơn.

Hầu hết các tâm điện tích dương của chất hoạt động bề mặt lưỡng tính loại betaine được hỗ trợ trên các nguyên tử amoni bậc bốn N, trong khi các tâm điện tích âm được hỗ trợ trên các nhóm axit tích điện âm. Sự khác biệt giữa chất hoạt động bề mặt lưỡng tính loại betaine và các chất hoạt động bề mặt lưỡng tính khác là do sự hiện diện của nitơ amoni bậc bốn trong phân tử, nó sẽ không tồn tại ở dạng chất hoạt động bề mặt anion trong dung dịch kiềm. Trong các phạm vi pH khác nhau, chất hoạt động bề mặt lưỡng tính loại betaine sẽ chỉ tồn tại ở dạng chất hoạt động bề mặt zwitterionic hoặc cation. Vì vậy, trong vùng đẳng điện, chất hoạt động bề mặt lưỡng tính betaine không dễ bị giảm mạnh về độ hòa tan như các chất hoạt động bề mặt lưỡng tính khác với nitơ bazơ yếu.

Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính loại betaine cũng khác với chất hoạt động bề mặt cation. Một số nhà nghiên cứu (Beckett AH 1963) tin rằng nó nên được phân loại là “chất hoạt động bề mặt lưỡng tính muối amoni bậc bốn”; Moore CD (1960) tin rằng nó nên được phân loại là “chất hoạt động bề mặt muối amoni bậc bốn”. Không giống như các chất hoạt động bề mặt cation như “chất hoạt động bề mặt ngoài muối amoni bậc bốn”, chất hoạt động bề mặt lưỡng tính loại betaine có thể được sử dụng kết hợp với chất hoạt động bề mặt anion và sẽ không tạo thành các hợp chất “trung tính về điện”.

Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính loại betaine là một phần quan trọng của chất hoạt động bề mặt lưỡng tính. Nó có khả năng tương thích tuyệt vời với các chất hoạt động bề mặt anion, cation và không ion, có tác dụng hiệp đồng tuyệt vời và có tính chất nhẹ. Nó có đặc tính chống tĩnh điện tốt, đặc tính diệt khuẩn, đặc tính chống ăn mòn và dễ phân hủy sinh học. Nó được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa chất hàng ngày. Với việc nghiên cứu sâu hơn, nhiều chất hoạt động bề mặt dạng betaine sẽ được phát triển và ứng dụng.

2. Tiến độ nghiên cứu chất hoạt động bề mặt lưỡng tính loại betaine

Ngay từ năm 1869, Liebreich O. đã sử dụng trimethylamine để điều chế betaine; năm 1937, báo cáo bằng sáng chế đầu tiên về chất hoạt động bề mặt lưỡng tính xuất hiện ở Vương quốc Anh, và vào năm 1940, DuPont đã báo cáo về chất hoạt động bề mặt lưỡng tính dòng betaine (Betaine) đầu tiên. Kể từ đó, các quốc gia khác nhau đã bắt đầu nghiên cứu và phát triển các chất hoạt động bề mặt lưỡng tính bao gồm các hợp chất betaine. Với ứng dụng ngày càng tăng củachất hoạt động bề mặt betaine, tốc độ nghiên cứu trong lĩnh vực này cũng đang tăng nhanh. Trong những năm gần đây, nhiều sản phẩm mới đã được phát triển.

Xu Jinyun và cộng sự. đã điều chế octadecyl betaine với octadecyl amin bậc ba, axit chloroacetic và natri hydroxit làm nguyên liệu thô, và thử nghiệm sức căng bề mặt, tính chất chống tĩnh điện, tính chất nhũ hóa và các đặc tính ứng dụng khác của nó. Betaine cơ bản đã được so sánh. Zhang Li và những người khác cũng đã thực hiện một số nghiên cứu về hóa học bề mặt của chất hoạt động bề mặt này, chẳng hạn như sức căng bề mặt, vi nhũ tương và các thông số cấu trúc.

Chen Zonggang và những người khác đã phản ứng với axit stearic và triethanolamine để tạo ra triethanolamine stearat, đồng thời kiểm soát tỷ lệ của các chất phản ứng để tạo ra sản phẩm chủ yếu là chất diester, sau đó phản ứng với thuốc thử bậc bốn natri monoloroacetate để tạo ra este axit béo triethanolamine Betaine. Chất hoạt động bề mặt này có thể được sử dụng như một chất làm mềm cho quá trình in và nhuộm. Độ mềm của nó gần với dầu amino silicone, độ trắng và khả năng thấm ướt tốt hơn dầu amino silicone, và nó dễ dàng phân hủy sinh học. Nó là một sản phẩm thân thiện với môi trường.

FangYiwen etal. tổng hợp lauroamidopropyl betaine với N, N-dimethyl N'-lauroyl-1,3-propanediamine và natri chloroacetate làm nguyên liệu. Sản phẩm có khả năng tạo bọt cao, ổn định bọt và tạo độ đặc. , Tương thích tốt với các thành phần khác trong dầu gội.

Chen Hongling và cộng sự. tổng hợp hai sulfoimidazolinebetaines sử dụng natri 2-bromoetyl sulfonat làm vật liệu cơ bản ưa nước và alkyl imidazoline và thử nghiệm các tính chất vật lý và hóa học của chúng. Công thức cấu tạo như sau.

Jiang Liubo thu được N-lauricamidopropyl-N'-β-hydroxypropylamine sulfobetaine bằng cách loại bỏ natri clorua từ natri l-chloropropyl-2-hydroxysulfonate và lauramide dimethylpropylamine thông qua phản ứng, mỗi chỉ tiêu kỹ thuật về cơ bản phù hợp với các sản phẩm có thương hiệu nhập khẩu. Nó có hiệu suất nhẹ, kích ứng rất thấp, nhiều bọt mịn và khả năng chống nước và khử trùng tuyệt vời.

Nonglanping sử dụng dodecanol, epichlorohydrin, chloroethanol và dimethylamine làm nguyên liệu thô, và P2O5 làm thuốc thử phosphoryl hóa, và tên tổng hợp là 2- [N- (3-dodecyloxy-2-hydroxy) propyl -N, N-Dimethylammonium] ethyl acid phosphate betaine .

 

Cen Bo và cộng sự. tách và tinh chế dehydroabietylamin từ amin nhựa thông không cân đối, sau đó tổng hợp N-dehydroabietyl-N thông qua N, N-dimetyl dehydroabietyl amin làm nguyên liệu thô. N-dimethyl carboxymethyl betaine và clorua của nó là hai loại chất hoạt động bề mặt lưỡng tính betaine mới.

 

Wang Jun và cộng sự. đã tổng hợp chất hoạt động bề mặt lưỡng tính loại betaine-dodecyl dimethyl hydroxypropyl sulfobetaine với epichlorohydrin, natri bisulfit và dodecyl amin bậc ba làm nguyên liệu, Các điều kiện phản ứng đã được tối ưu hóa.

 

Công ty TNHH Công nghệ Hóa chất Hà Nam Đào Chung đã điều chế hai chất hoạt động bề mặt lưỡng tính loại betaine mới có chứa cấu trúc chuỗi polyoxyetylen bằng cách phản ứng alkyl polyoxyetylen dimetyl amin bậc ba với axit chloroacetic hoặc axit chloroethyl sulfuric. Thực hiện sản xuất công nghiệp hóa.

 

Nước ngoài vẫn đứng đầu trong lĩnh vực chất hoạt động bề mặt betaine, và công việc nghiên cứu và phát triển của họ đáng được quan tâm và tham khảo đầy đủ. Ví dụ, Chew, CH, vv đã tổng hợp polyme hoạt động bề mặt loại betaine AUDMAA với acryloyl clorua 1-pyridinedecanol và axit aminoaxetic. Nồng độ micelle tới hạn của nó ở 24 ℃ là 9,42 × 10-3mol / L. Năng lượng hoạt hóa phản ứng trùng hợp là 50,2kJ / mol. Furuno Takeshi và cộng sự. tổng hợp hai chất hoạt động bề mặt loại betaine mới N, N-hydroxyethyl-N-ethyl axit béo este betaine và N- (axit béo este) ethyl- với axit béo dầu tarot làm nguyên liệu. N, N-bis (2-hydroxyetyl) -3-12-hydroxypropyl) amoni sulfonat.

 

Trong những năm gần đây, đã có nhiều phát triển đáng mừng về các tính chất vật lý và hóa học của chất hoạt động bề mặt betaine. Ví dụ: YousukeOne, v.v. (dodecyl, tetradecyl, hexadecyl, axit oleic) Chủ đề -dimethyl betaine, hành vi điện môi của dung dịch micellar của chất hoạt động bề mặt betaine đã được nghiên cứu. Nó không liên quan gì đến nồng độ của các mixen, và cường độ giãn của dung dịch chất hoạt động bề mặt lưỡng tính thay đổi tỷ lệ thuận với nồng độ, tương tự như aminoglycolato betaine có cấu trúc hóa học betaine nhưng không phải là chất hoạt động bề mặt. Kết quả cho thấy bề mặt micelle của chất hoạt động bề mặt lưỡng tính cũng có momen lưỡng cực tức thời giống như dung dịch glycine betaine.