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陽離子表面活性劑cationic surfactant

時(shí)間：2020-03-01 來源：網(wǎng)絡(luò) 瀏覽：
其分子溶于水發(fā)生電離后，與親油基相連的親水基是帶陽電荷的表面活性劑。親油基一般是長碳鏈烴基。親水基絕大多數(shù)為含氮原子的陽離子，少數(shù)為含硫或磷原子的陽離子。分子中的陰離子不具有表面活性，通常是單個(gè)原子或基團(tuán)，如氯、溴、醋酸根離子等。陽離子表面活性劑帶有正電荷，與陰離子表面活性劑所帶的電荷相反，兩者配合使用一般會(huì)形成沉淀，喪失表面活性。它能和非離子表面活性劑或兩性表面活性劑配合使用。目前，實(shí)際使用的陽離子表面活性劑主要是由氮原子組成的陽離子，其工業(yè)生產(chǎn)的品種很多，可按陽離子的化學(xué)結(jié)構(gòu)分為胺鹽型和季銨鹽型。
　　胺鹽型 　將伯胺、仲胺或叔胺和無機(jī)酸或有機(jī)酸中和，即可得到相應(yīng)的胺鹽，反應(yīng)通式如下：
　　　　　

RNH2+HX─→[RN+H3]X-

　　　　

R2NH+HX─→R2N+H2]X-

　　　　　

R3N+HX─→[R3N+H]X-

式中R為烴基。為了使胺鹽具有表面活性，其分子中至少應(yīng)有一個(gè)脂肪族長碳鏈烴基，碳原子數(shù)為10～18；其余可以是低分子的脂肪族或芳香族烴基，亦可是氫原子。式中的X可以是鹵族元素，也可以是無機(jī)酸根或有機(jī)酸根。高級(jí)脂肪胺一般可用動(dòng)物或植物油脂作原料，將油脂經(jīng)皂化得到的脂肪酸與氨共熱，成為脂肪腈，再經(jīng)加氫還原，便成為脂肪胺。例如：從椰子油可制得以十二胺為主要成分的椰子胺；從牛脂可以制得以十八胺為主要成分的牛脂胺。由于高級(jí)脂肪胺的成本較高，因此也有用低級(jí)胺與高級(jí)脂肪酸通過酯化或酰胺化（見?；┑姆椒?，制得成本較低的胺鹽陽離子表面活性劑。在這類胺鹽中，以酰胺結(jié)合的胺鹽，不易水解斷鍵，比較穩(wěn)定；以酯鍵結(jié)合的，都存在容易水解斷鍵的缺點(diǎn)。
　　胺鹽型陽離子表面活性劑在酸性介質(zhì)中很易溶解，且十分穩(wěn)定，但在中性及堿性介質(zhì)中，胺鹽會(huì)轉(zhuǎn)變成胺，失去離子狀態(tài)而沉淀析出。如：
　　　

[R3NH]Cl+NaOH─→R3N+NaCl+H2O

使用胺鹽型陽離子表面活性劑時(shí)不溶于水，所選的介質(zhì)應(yīng)呈酸性。這類表面活性劑常用作纖維柔軟劑、抗靜電劑、金屬表面緩蝕劑、肥料防結(jié)塊劑、染料固色劑、顏料分散劑、礦石浮選劑等。
　　季銨鹽型 　由叔胺和烷化劑經(jīng)季胺化反應(yīng)而成：
　　　　　　

R3N+RX─→[R4N+]X-

R為烴基，其中至少有一個(gè)是碳原子數(shù)為10～18的長碳鏈烴基，其余的烴基常是甲基、乙基或芐基。X是鹵族元素或其他陰離子基團(tuán)。季銨鹽在酸性、中性或堿性介質(zhì)中均呈季銨離子，這是季銨鹽型與胺鹽型陽離子表面活性劑在化學(xué)性質(zhì)方面的重要區(qū)別。因此，季銨鹽型陽離子表面活性劑不受介質(zhì)pH的影響，始終保持著帶有正電荷的表面活性部分。
　　季銨鹽在水中的溶解度與烴基碳鏈的長度有關(guān)，當(dāng)烴基的碳原子數(shù)為8～14時(shí)，易溶于水；當(dāng)碳原子數(shù)為16～18時(shí)，則難溶于水。季銨鹽只含有一個(gè)長碳鏈烴基時(shí)，能溶于水或極性有機(jī)溶劑，但不溶于非極性有機(jī)溶劑，主要用作織物染整助劑和殺菌消毒劑。當(dāng)含有兩個(gè)長碳鏈烴基時(shí)，則幾乎不溶于水，而易溶于非極性有機(jī)溶劑，主要用作織物柔軟劑。此外，季銨鹽型陽離子表面活性劑還可用作相轉(zhuǎn)移催化劑、纖維防水劑、抗靜電劑等。重要的季銨鹽一般都是氯化物或溴化物。季銨鹽的商品通常是10％～75％的水（或有機(jī)溶劑）溶液。
　　  
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