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陽(yáng)離子表面活性劑
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作者:tianGGsuper
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發(fā)布時(shí)間: 2055天前
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陽(yáng)離子表面活性劑主要是含氮的有機(jī)胺衍生物，由于其分子中的氮原子含有孤對(duì)電子，故能以氫鍵與酸分子中的氫結(jié)合，使氨基帶上正電荷。因此，它們?cè)谒嵝越橘|(zhì)中才具有良好的表面活性；而在堿性介質(zhì)中容易析出而失去表面活性。除含氮陽(yáng)離子表面活性劑外，還有一小部分含硫、磷、砷等元素的陽(yáng)離子表面活性劑。主要分類(lèi)為：胺鹽型、季銨鹽型、雜環(huán)型等。
發(fā)展?fàn)顩r
陽(yáng)離子表面活性劑在工業(yè)上大量使用的歷史不長(zhǎng)，需求量逐年都在快速增長(zhǎng)，但是由于它的主要用途是殺菌劑、纖維柔軟劑和抗靜電劑等特殊用途，因此與陰離子和非離子表面活性劑相比，使用量相對(duì)較少。
我國(guó)陽(yáng)離子表面活性劑的研發(fā)和使用起步較晚，但發(fā)展速度較快。1981年工業(yè)用陽(yáng)離子表面活性劑品種為18個(gè)，占工業(yè)用表面活性劑總品種數(shù)的13.5%。到1990年便上升為45個(gè)，占15.5%，包括民用品種在內(nèi)，總計(jì)有105個(gè)品種。但由于陽(yáng)離子表面活性劑應(yīng)用范圍窄、使用量較小，因此產(chǎn)量極少，直至2002年年產(chǎn)量仍然僅有幾千噸，不足表面活性劑總產(chǎn)量的1%。
陽(yáng)離子表面活性劑一般都具有良好的乳化、潤(rùn)濕、洗滌、殺菌、柔軟、抗靜電和抗腐蝕等性能，由于其特殊的性能與應(yīng)用，具有良好的發(fā)展?jié)摿?，隨著工業(yè)用和民用應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，其品種和需求量都將繼續(xù)增加。
分類(lèi)
具有商業(yè)價(jià)值的陽(yáng)離子表面活性劑大多是有機(jī)氮化合物的衍生物，其正離子電荷由氮原子攜帶，也有一些新型陽(yáng)離子表面活性劑的正離子電荷由磷、硫、碘和砷等原子攜帶。按照陽(yáng)離子表面活性劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)，主要可分為胺鹽型、季銨鹽型、雜環(huán)型和啰鹽型等四類(lèi)。
胺鹽型
胺鹽型陽(yáng)離子表面活性劑是伯胺鹽、仲胺鹽和叔胺鹽表面活性劑的總稱(chēng)。它們的性質(zhì)極其相似，且很多產(chǎn)品是伯胺與仲胺的混合物。這類(lèi)表面活性劑主要是脂肪胺與無(wú)機(jī)酸形成的鹽，只溶于酸性溶液中。而在堿性條件下，胺鹽容易與堿作用生成游離胺而使其溶解度降低，因此使用范圍受到一定的限制。
季銨鹽型
季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑是最為重要的陽(yáng)離子表面活性劑品種，其性質(zhì)和制法均與胺鹽型不同。此類(lèi)表面活性劑既可溶于酸性溶液，又可溶于堿性溶液，具有一系列優(yōu)良的性質(zhì)，而且與其他類(lèi)型的表面活性劑相容性好，因此，使用范圍比較廣泛。
雜環(huán)型
陽(yáng)離子表面活性劑分子中所含的雜環(huán)主要是含氮的嗎啉環(huán)、吡啶環(huán)、咪唑環(huán)、哌嗪環(huán)和喹啉環(huán)等。
啰鹽型
陽(yáng)離子表面活性劑按照雜原子的不同，可分為含N、P、As、S、I等元素的表面活性劑，但這種分類(lèi)方法很少使用。按照攜帶正電荷的原子不同，陽(yáng)離子表面活性劑還包括啰鹽、锍鹽、碘啰和?鹽化合物等。
合成
合成陽(yáng)離子表面活性劑的主要反應(yīng)是N-烷基化反應(yīng)，其中叔胺與烷基化試劑作用，生成季銨鹽的反應(yīng)也叫做季銨化反應(yīng)。
烷基季銨鹽
烷基季銨鹽是季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑的重要品種之一，已作為殺菌劑、纖維柔軟劑、礦物浮選劑、乳化劑等被廣泛地應(yīng)用。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是氮原子上連有四個(gè)烷基，即銨離子 的四個(gè)氫原子全部被烷基所取代，通常這個(gè)烷基中只有一或兩個(gè)是長(zhǎng)鏈碳?xì)渫榛?，其余烷基的碳原子?shù)為一個(gè)或兩個(gè)。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，烷基季銨鹽的合成方法主要有三種，即由高級(jí)鹵代烷與低級(jí)叔胺反應(yīng)制得、由高級(jí)烷基胺和低級(jí)鹵代烷反應(yīng)制得和通過(guò)甲醛-甲酸法制得。
含雜原子的季銨鹽
這里所謂的含雜原子的季銨鹽一般是指疏水性碳?xì)滏溨泻蠴、N、S等雜原子的季銨鹽，也就是指親油基中含有酰胺鍵、醚鍵、酯鍵或硫醚鍵的表面活性劑。由于親水基團(tuán)季銨陽(yáng)離子與烷基疏水基是通過(guò)酰胺、酯、醚或硫醚等基團(tuán)相連，而不是直接連接在一起，故也有人將這類(lèi)季銨鹽稱(chēng)作間接連接型陽(yáng)離子表面活性劑。
含有苯環(huán)的季銨鹽
這類(lèi)表面活性劑主要用作殺菌劑、起泡劑、潤(rùn)濕劑和染料固色劑等。在合成過(guò)程中，引入芳環(huán)的主要方法是用氯化芐作烷基化試劑與叔胺反應(yīng)。氯化芐是由甲苯的側(cè)鏈氯化反應(yīng)制得的，為了避免苯環(huán)上的氯化，要求該反應(yīng)在搪瓷釜或搪玻璃塔式反應(yīng)器中進(jìn)行。
含雜環(huán)的季銨鹽
季銨鹽分子中所含的雜環(huán)主要是嗎啉環(huán)、哌嗪環(huán)、吡啶環(huán)、喹啉環(huán)和咪唑環(huán)等 。
胺鹽型
胺鹽型陽(yáng)離子表面活性劑主要有長(zhǎng)鏈烷基伯胺鹽、仲胺鹽、叔胺鹽三大類(lèi)。
應(yīng)用
陽(yáng)離子表面活性劑具有良好的殺菌、柔軟、抗靜電、抗腐蝕等作用和一定的乳化、潤(rùn)濕性能，也常常用作相轉(zhuǎn)移催化劑。但這類(lèi)表面活性劑很少單獨(dú)用作洗滌劑，因?yàn)楹芏嗷|(zhì)的表面在水溶液中，特別是在堿性水溶液中通常帶有負(fù)電荷，在應(yīng)用過(guò)程中，帶正電荷的表面活性劑會(huì)在基質(zhì)表面形成親水基向內(nèi)、疏水基向外的排列，使基質(zhì)表面疏水而不利于洗滌，甚至產(chǎn)生負(fù)面作用。此外，這類(lèi)表面活性劑的主要應(yīng)用領(lǐng)域也不像其他表面活性劑，用來(lái)降低表面張力，而是利用其結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，用于其他特殊方面
（一）、典型用途 作為消毒劑、殺菌劑、防腐劑應(yīng)用。 作為抗靜電劑應(yīng)用。 作為乳化劑、分散劑應(yīng)用。 作為絮凝劑應(yīng)用。 作為除臭劑應(yīng)用。 （二）、石油 作為乳化劑等應(yīng)用，如：應(yīng)用于瀝青的乳化。 （三）、紡織、印染、纖維、皮革 作為陽(yáng)離子染料的勻染劑等，應(yīng)用于紡織、印染等領(lǐng)域。 作為抗靜電劑、柔軟劑等，應(yīng)用于紡織、纖維、皮革等領(lǐng)域。 （四）、高分子 作為乳化劑等應(yīng)用，如：應(yīng)用于橡膠的乳化。 （五）、農(nóng)業(yè) 作為乳化劑、分散劑、殺菌劑等，應(yīng)用于農(nóng)藥領(lǐng)域。
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