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阳离子表面活性剂
来源: | 作者:tianGGsuper | 发布时间: 2586天前 | 10920 次浏览 | 🔊 点击朗读正文 ❚❚ ▶ | 分享到:

    阳离子表面活性剂主要是含氮的有机胺衍生物，由于其分子中的氮原子含有孤对电子，故能以氢键与酸分子中的氢结合，使氨基带上正电荷。因此，它们在酸性介质中才具有良好的表面活性；而在碱性介质中容易析出而失去表面活性。除含氮阳离子表面活性剂外，还有一小部分含硫、磷、砷等元素的阳离子表面活性剂。主要分类为：胺盐型、季铵盐型、杂环型等。


发展状况
   阳离子表面活性剂在工业上大量使用的历史不长，需求量逐年都在快速增长，但是由于它的主要用途是杀菌剂、纤维柔软剂和抗静电剂等特殊用途，因此与阴离子和非离子表面活性剂相比，使用量相对较少。
我国阳离子表面活性剂的研发和使用起步较晚，但发展速度较快。1981年工业用阳离子表面活性剂品种为18个，占工业用表面活性剂总品种数的13.5%。到1990年便上升为45个，占15.5%，包括民用品种在内，总计有105个品种。但由于阳离子表面活性剂应用范围窄、使用量较小，因此产量极少，直至2002年年产量仍然仅有几千吨，不足表面活性剂总产量的1%。
阳离子表面活性剂一般都具有良好的乳化、润湿、洗涤、杀菌、柔软、抗静电和抗腐蚀等性能，由于其特殊的性能与应用，具有良好的发展潜力，随着工业用和民用应用范围不断扩大，其品种和需求量都将继续增加。


分类
    具有商业价值的阳离子表面活性剂大多是有机氮化合物的衍生物，其正离子电荷由氮原子携带，也有一些新型阳离子表面活性剂的正离子电荷由磷、硫、碘和砷等原子携带。按照阳离子表面活性剂的化学结构，主要可分为胺盐型、季铵盐型、杂环型和啰盐型等四类。
胺盐型
    胺盐型阳离子表面活性剂是伯胺盐、仲胺盐和叔胺盐表面活性剂的总称。它们的性质极其相似，且很多产品是伯胺与仲胺的混合物。这类表面活性剂主要是脂肪胺与无机酸形成的盐，只溶于酸性溶液中。而在碱性条件下，胺盐容易与碱作用生成游离胺而使其溶解度降低，因此使用范围受到一定的限制。
季铵盐型
    季铵盐型阳离子表面活性剂是最为重要的阳离子表面活性剂品种，其性质和制法均与胺盐型不同。此类表面活性剂既可溶于酸性溶液，又可溶于碱性溶液，具有一系列优良的性质，而且与其他类型的表面活性剂相容性好，因此，使用范围比较广泛。
杂环型
    阳离子表面活性剂分子中所含的杂环主要是含氮的吗啉环、吡啶环、咪唑环、哌嗪环和喹啉环等。
啰盐型
    阳离子表面活性剂按照杂原子的不同，可分为含N、P、As、S、I等元素的表面活性剂，但这种分类方法很少使用。按照携带正电荷的原子不同，阳离子表面活性剂还包括啰盐、锍盐、碘啰和?盐化合物等。


合成
    合成阳离子表面活性剂的主要反应是N-烷基化反应，其中叔胺与烷基化试剂作用，生成季铵盐的反应也叫做季铵化反应。
烷基季铵盐
    烷基季铵盐是季铵盐型阳离子表面活性剂的重要品种之一，已作为杀菌剂、纤维柔软剂、矿物浮选剂、乳化剂等被广泛地应用。其结构特点是氮原子上连有四个烷基，即铵离子  的四个氢原子全部被烷基所取代，通常这个烷基中只有一或两个是长链碳氢烷基，其余烷基的碳原子数为一个或两个。根据其结构特点，烷基季铵盐的合成方法主要有三种，即由高级卤代烷与低级叔胺反应制得、由高级烷基胺和低级卤代烷反应制得和通过甲醛-甲酸法制得。


含杂原子的季铵盐
    这里所谓的含杂原子的季铵盐一般是指疏水性碳氢链中含有O、N、S等杂原子的季铵盐，也就是指亲油基中含有酰胺键、醚键、酯键或硫醚键的表面活性剂。由于亲水基团季铵阳离子与烷基疏水基是通过酰胺、酯、醚或硫醚等基团相连，而不是直接连接在一起，故也有人将这类季铵盐称作间接连接型阳离子表面活性剂。
含有苯环的季铵盐
这类表面活性剂主要用作杀菌剂、起泡剂、润湿剂和染料固色剂等。在合成过程中，引入芳环的主要方法是用氯化苄作烷基化试剂与叔胺反应。氯化苄是由甲苯的侧链氯化反应制得的，为了避免苯环上的氯化，要求该反应在搪瓷釜或搪玻璃塔式反应器中进行。
含杂环的季铵盐
    季铵盐分子中所含的杂环主要是吗啉环、哌嗪环、吡啶环、喹啉环和咪唑环等 。
胺盐型
    胺盐型阳离子表面活性剂主要有长链烷基伯胺盐、仲胺盐、叔胺盐三大类。 
应用
     阳离子表面活性剂具有良好的杀菌、柔软、抗静电、抗腐蚀等作用和一定的乳化、润湿性能，也常常用作相转移催化剂。但这类表面活性剂很少单独用作洗涤剂，因为很多基质的表面在水溶液中，特别是在碱性水溶液中通常带有负电荷，在应用过程中，带正电荷的表面活性剂会在基质表面形成亲水基向内、疏水基向外的排列，使基质表面疏水而不利于洗涤，甚至产生负面作用。此外，这类表面活性剂的主要应用领域也不像其他表面活性剂，用来降低表面张力，而是利用其结构上的特点，用于其他特殊方面
（一）、典型用途 作为消毒剂、杀菌剂、防腐剂应用。 作为抗静电剂应用。 作为乳化剂、分散剂应用。 作为絮凝剂应用。 作为除臭剂应用。 （二）、石油 作为乳化剂等应用，如：应用于沥青的乳化。 （三）、纺织、印染、纤维、皮革 作为阳离子染料的匀染剂等，应用于纺织、印染等领域。 作为抗静电剂、柔软剂等，应用于纺织、纤维、皮革等领域。 （四）、高分子 作为乳化剂等应用，如：应用于橡胶的乳化。 （五）、农业 作为乳化剂、分散剂、杀菌剂等，应用于农药领域。