阳离子表面活性剂
表面活性剂阳离子表面活性剂
➢脂肪醇直接胺化法
这是80年代发展起来的一种工业生产方法。反应式 如下：
反应机理：
副反应：
为提高产率，需选择脱氢、加氢性能好，且能抑制 副反应发生的催化剂。胺化中使用的催化剂有Cu－Cr， Cu－Ni等复合型催化剂。其中Cu－Ni在低温时活性和选 择性都很好，Cu：Ni＝4：1时活性最高。
于金属离子的萃取剂和相转移催化剂。
一、脂肪腈与仲胺在催化剂存在下加氢：
RCN + （RCH2）2NH + 2H2 Ni （RCH2）3N + NH3
二、脂肪腈与脂肪醇在催化剂存在下加氢：
2RCN + RCH2OH + 4H2 Ni （RCH2）3N + NH3 +H2O
三、仲胺与脂肪醇在催化剂存在下加氢：
C17H35COOCH2CH2NH2·HX
▪ 胺盐的合成 R3N + HX 中和 胺盐 R至少有一个是长链，也可以是氢。 胺 ＋ 酸 胺盐
关键是原料脂肪胺的合成。同时脂肪胺本身 具有一定的表面活性。
高级脂肪胺的制备
▪ 高级伯胺的制备
• 脂肪酸法
300℃～320℃
铝土矿，高温
RCOOH + NH3
• 其他类型
改性胺盐、 杂环型胺盐、双季铵盐、鎓盐型等。
▪ 常见的阳离子表面活性剂
胺盐型阳离子表面活性剂
▪ 胺盐型阳离子表面活性剂的结构
胺盐：RNH2·HX 或 RN＋H3X－ HX可以是有机酸，也可以是无机酸：
HCl、H2SO4、HBr、HCOOH、CH3COOH等。 通式：R3N·HX
阳离子、两性离子、非离子表面活性剂
②具有良好的抗静电作用 当阳离子表面活性剂吸附吸在纤维表面，形成一定向 吸附膜后，中和了纤维表面的负电荷，减少了因摩擦产生 的自由电子，因而，具有良好的抗静电作用；
③杀菌作用显著
很稀的溶液（1/10000-1/100000）即有杀菌效果，这是 由于细菌被强力吸附后，阻止了细菌的呼吸作用和糖解作用 所致
如十二烷基三甲基氯化铵（防粘剂DT或 1231），合成如下：
C12H25N(CH3)3 Cl C12H25
3 3
C12H25NH2 + 3 CH3Cl C12H25N(CH3)2 + CH3Cl
. N(CH ) .Cl
代表产品： 十二烷基三甲基溴化铵（阳离子表面活性剂1231）； 十八烷基三甲基氯化铵（阳离子表面活性剂1831）； 十六烷基三甲基溴化铵（阳离子表面活性剂1631）。
4.具有极好的耐硬水性和耐高浓度电解质， 甚至在海水中也可以有效地使用。
5.对植物纤维有益的柔软平滑性和抗静电 性。
6.具有良好的乳化性和分散性。
7.可以吸附在带有负电荷或正电荷的物 质表面上，而不产生憎水薄层，因此 有很好的润湿性和发泡性。 8.具有一定的杀菌性和抑霉性。 9.有良好的生物降解性。
表面活性剂的发展现状
2009年阴离子型表面活性剂产量占比仍 为最大，为56％；非离子表面活性剂， 占35%；阳离子和两性离子表面活性剂 合占10%。
（二）、山梨醇及失水山梨醇的脂肪酸酯
1. span 失水山梨醇脂肪酸酯也称山梨醇酐烷基酯， 商品名为司盘(span)。山梨醇可由葡萄糖 加氢制得，是具有六个羟基的多元醇。由 于分子中没有醛基，所以对热和氧稳定。 与脂肪酸反应不会分解或着色。
失水山梨醇酯不溶于水，很少单 独使用，但与其它水溶性表面活性 剂复配，具有良好的乳化力，尤其 与失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚 （Ｔｗｅｅｎ）复配பைடு நூலகம்为有效。
表面活性剂应用导论第5章阳离子表面活性剂
5.1 阳离子表面活性剂概述
②锍盐化合物
锍盐化合物可溶于水，具有除草、杀灭软体动物、
杀菌和杀真菌等作用，是有效的杀菌剂，而且对皮肤的
刺激小，因此使用性能优于传统的季铵盐化合物。
氧化锍衍生物是锍盐型阳离子表面活性剂中性能十
分优异的品种，它在阴离子洗涤剂和传统的松香皂配方
中均能保持良好的杀菌性。
R1
+
γ(0.01%溶液) 72.3 72.2 71.9 70.9 68.7 67.1 62.4 53.9 43.7 43.2 43.4 43.6
CH3
+ R N CH2
Cl-
CH3
①随着烷基碳链长度的 增加，表面活性剂的表 面张力逐渐下降。
表中： γ-表面张力，mN/m
5.2 阳离子表面活性剂的性质
(3)表面张力 分子结构相同时，表面张力与溶液的浓度有关:
季铵盐分子中所含的主要是吗啉环、 吡啶环、 咪 唑啉环、 哌嗪环、 喹啉环，等。
主要用作：
湿润剂、洗涤剂、杀菌剂、缓蚀剂、纤维柔软剂、 助染色剂、抗静电剂、分散剂、起泡剂，等。
5.3 几种阳离子表面活性剂
(4)含杂环的季铵盐 ①含有吗啉环的季铵盐
+ C16H33 N
O· HCl ·(SO3OCH3)-
Krafft点可以衡量表面活性剂的溶解性能。
5.2 阳离子表面活性剂的性质
(2)Krafft 温度点 ②Krafft点与成盐的配对阴离子的关系
如，配对阴离子对十六烷基吡啶Krafft点的影响：
+ C16H33 N
X-
配对阴离子X
Cl Br I
Krafft点/℃
17 28 45
按照 Cl、Br、I的次序，表 面活性剂的Krafft点温度升高， 由此可知，其溶解性能将按此 顺序依次降低。
阳离子表面活性剂
阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂是一类广泛应用于各个领域的化学物质。
它们具有非常好的表面活性和溶剂性能，能够降低液体的表面张力并提高液体的湿润性。
阳离子表面活性剂具有许多独特的特性和功能，广泛应用于日常生活和工业生产中。
首先，阳离子表面活性剂在日常生活中扮演着重要的角色。
它们被广泛应用于洗涤剂、香波、护发素等日常清洁用品中。
由于阳离子表面活性剂能有效地去除污渍和油脂，使得清洁用品更加具有清洁力和去污能力。
此外，阳离子表面活性剂还可以增加香波和护发素的润滑性，使头发更加柔软顺滑。
因此，阳离子表面活性剂在日常生活中起到了至关重要的作用。
其次，阳离子表面活性剂在纺织和染料工业中也扮演着重要角色。
由于阳离子表面活性剂具有良好的分散性和吸附性能，它们被广泛应用于纺织品的染色和整理过程中。
阳离子表面活性剂能够使染料均匀分散在纺织品上，并提高染料的吸附性能，使得纺织品的颜色更加鲜艳持久。
此外，阳离子表面活性剂还能够改善纺织品的手感，使其更加柔软舒适。
此外，阳离子表面活性剂还广泛应用于农业领域。
它们被用作农药增效剂和农田土壤调理剂。
阳离子表面活性剂能够增加农药在植物表面的吸附和渗透性，提高农药的利用效率。
同时，阳离子表面活性剂还能够改善土壤的性质，增加土壤的保水和肥力，提高农作物的产量和质量。
因此，阳离子表面活性剂对于农业的发展和提高农作物产量起着重要作用。
此外，阳离子表面活性剂还被广泛用于医药领域。
它们被用作眼药水、喉喷剂和乳膏等药物的基础成分。
由于阳离子表面活性剂具有良好的渗透能力和湿润性，能够快速渗透到皮肤表面或黏膜部位，使药物更好地发挥作用。
同时，阳离子表面活性剂还可以增加药物的溶解度和稳定性，提高药物的生物利用度。
因此，阳离子表面活性剂在医药领域中起到了关键作用。
总之，阳离子表面活性剂是一类非常重要的化学物质，它们在日常生活和工业生产中起着至关重要的作用。
它们被广泛应用于清洁用品、纺织品、农业和医药领域。
阳离子表面活性剂的分类
这类表面活性剂具有较高的表面 活性和稳定性，因此广泛应用于 工业清洗、农药和石油开采等领
域。
然而，石油来源的阳离子表面活 性剂对环境的影响较大，且资源
有限。
合成阳离子表面活性剂
合成阳离子表面活性剂是通过化学合成方法制备的，如十二烷基二甲基苄基氯化铵 和十六烷基三甲基溴化铵等。
杀菌性
由于季铵盐具有杀菌作用，季铵盐型 阳离子表面活性剂通常具有一定的抗 菌性能。
刺激性
季铵盐型阳离子表面活性剂对皮肤的 刺激性相对较大，使用时需谨慎。
稳定性
季铵盐型阳离子表面活性剂具有较好 的热稳定性和化学稳定性。
04 应用领域
天然阳离子表面活性剂的应用领域
天然阳离子表面活性剂主要来源于动植物提取物，如胆汁酸 盐、蛋白质等。它们在食品、化妆品和制药等领域有广泛应 用，如乳化剂、发泡剂和润湿剂等。
按亲油基分类
烃基阳离子表面活性剂
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
含氮阳离子表面活性剂
亲油基为烃基，如长链烷基季铵盐。
亲油基含有氮原子，如咪唑啉季铵盐。
含氧阳离子表面活性剂
亲油基含有氧原子，如醚基季铵盐。
按阳离子类型分类
单链阳离子表面活性剂
分子中只有一个阳离子基团，如氯化胆碱。
双链阳离子表面活性剂
分子中含有两个阳离子基团，如二甲基二烯丙基氯化铵。
阳离子表面活性剂的分 类
目录
Contents
• 分类依据 • 具体分类 • 各类阳离子表面活性剂的特点 • 应用领域 • 发展趋势与展望
01 分类依据
按来源分类
天然阳离子表面活性剂
来源于自然界，如植物、动物或矿物 中的天然成分，如胆汁酸盐、皂角苷 等。
阳离子皂洗剂成分
阳离子皂洗剂成分阳离子皂洗剂是一种常见的清洁剂，广泛应用于家庭、医疗、餐饮等各个领域。
其主要成分是阳离子表面活性剂，具有良好的去污、杀菌、除臭等功能。
本文将从不同角度探讨阳离子皂洗剂的成分及其作用。
一、阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂是阳离子皂洗剂的主要成分之一，其分子结构中含有带正电荷的离子。
这种离子能够与水中带有负电荷的离子结合，从而使污垢分散在水中，达到清洁的目的。
同时，阳离子表面活性剂还具有良好的渗透性，能够有效地渗透到污垢表面，使其容易被清洗。
二、助剂除了阳离子表面活性剂外，阳离子皂洗剂还含有一些助剂，如增稠剂、螯合剂、防腐剂等。
这些助剂能够增加洗剂的粘稠度，提高其附着性，延长其保存期限。
此外，助剂还可以中和水中的硬水离子，防止其与清洁剂中的活性物质发生反应，影响清洁效果。
三、香精为了增加阳离子皂洗剂的香气，生产商通常会添加一定量的香精。
香精可以给清洁剂赋予各种不同的香味，如花香、果香、清新香等，使洗涤过程更加愉悦。
但需要注意的是，香精可能会引起过敏反应，因此在选择清洁剂时，应尽量选择无香型或低敏感性的产品。
四、其他成分除了上述主要成分外，阳离子皂洗剂还可能含有一些其他成分，如柔软剂、增白剂、除菌剂等。
这些成分可以提高清洁剂的柔软性、增加洗涤效果、杀灭细菌等，使清洁过程更加全面。
总的来说，阳离子皂洗剂的成分多样，每种成分都有其独特的作用。
在选择清洁剂时，应根据具体需求和环境来选择适合的产品，同时在使用过程中注意安全和卫生，避免对人体和环境造成不良影响。
希望本文能帮助读者更加了解阳离子皂洗剂的成分及其作用，为生活中的清洁工作提供一些参考。
3 阳离子表面活性剂-4 (1)
2 + 2 H2
Ni Ni Ni
RCH2NH2 (RCH2)2NH
+
RCN + 4 H2
NH3
3 RCN + 6 H2
(RCH2)3N + 2 NH3
加氢还原的工业上的工艺条件：压力2.94-6.87 MPa，温度120-150℃。如果碱用量达0.5%， 反应压力可在1.22-1.42 MPa下进行。
2、防腐杀菌剂
如洁尔灭，十二烷基二甲基苄基氯化苄。用于医药等行业的消 毒杀菌。原理；强力吸附
3、匀染剂 季铵盐型阳离子表面活性剂匀染作用的大小随烷基链长度 的增加而上升。
4、抗静电剂：(电性的中和作用) 还可用作防水剂、固色剂等。
5、矿物浮选剂 阳离子表面活性剂常用作矿物捕集剂。 作捕集剂的有：脂肪胺及其盐、松香胺、季铵盐、二元胺 及多元胺等。 如正十四胺、十六胺等；十六烷基三甲基溴化铵、十八 烷基三甲基溴化铵。 6、织物柔软剂 由于阳离子吸附在基质的表面，其憎水基伸向外部，使织物 产生一定的柔软性。 7、相转移催化剂（PTC）-实验
CH2CH2NHCOR 长碳链季铵盐 R= C8~C26 咪唑啉季铵盐 吡啶季铵盐
X=Cl 或 CH3OSO3
长链季铵盐
含有一个以上长链烷基，在阳离子表面活性剂中产量最大。
不受pH影响，在酸、碱及中性介质中均稳定。 （双十八烷基双甲基氯化铵）
C18H37 [ C18H37 N
CH3 CH3
]
+
Cl
HCOOH
C17H35COOCH2CH2N(CH2CH2OH)2.HCOOH
用硬脂酸和氨基乙醇胺或二亚乙基三胺加热 缩合后再与尿素作用，经醋酸中和后，可制 得优良的纤维柔软剂阿科维尔（Ancovel）。
阳离子表面活性剂
表面活性剂阳离子表面活性剂●带正电荷,起表面活性作用的是阳离子。
●其分子结构主要部分是一个五价氮原子，所以也称为季铵化合物。
其特点是水溶性大，在酸性与碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌作用。
●常用品种有苯扎氯铵(洁尔灭)和苯扎溴铵(新洁尔灭)等。
●本类因有很强的杀菌作用，故主要用于皮肤、粘膜、手术器械等的消毒。
某些品种如苯扎氯铵，可作为抑菌剂用于眼用溶液。
两性离子表面活性剂●结构中同时具有正电荷和负电荷基团,在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。
●卵磷脂是天然的两性离子表面活性剂。
主要来源于大豆和蛋黄。
●氨基酸型：R-NH+2-CH2CH2COO－甜菜碱型：R-N+(CH3)2-COO-。
在碱性水溶液中呈阴离子表面活性剂的性质，具有很好的起泡、去污作用；在酸性溶液中则呈阳离子表面活性剂的性质，具有很强的杀菌能力。
临界胶束浓度表面活性剂在溶液中超过一定浓度时会从单体（单个离子或分子）缔合成为胶态聚合物，即胶束（或称胶团）。
开始形成胶束的浓度称为临界胶束浓度(critical micelle concentration) ，用CMC表示。
当溶液中形成胶束后溶液的性质如渗透压、浓度、界面张力、摩尔电导等都存在突变现象（一）胶束的形成、大小与形状胶束的形成:在临界胶束浓度时水分子的强大凝聚力把表面活性剂分子从其周围挤开，迫使表面活性剂分子的亲油基和亲水基各自互相接近，排列成亲油基在内、亲水基在外的球形缔合体，即胶束。
因此胶束的形成并不是由于亲油基和水分子间的斥力或亲油基彼此间的Vander waals引力所致，而是受水分子的排挤所致若在表面活性剂浓溶液中加入适量的非极性液体，则可形成亲水基指向胶束内，烃链指向非极性液体的胶束，称为反胶束。
胶体粒子范围（1～100nm）临界浓度通常在0.02%～0.5%左右Krafft点和浊点●Krafft点：离子表面活性剂在水中的溶解度随温度升高至某一温度时，其溶解度急剧升高，该温度称为Krafft点。
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阳离子表面活性剂
阳离子表面活性剂，是其分子溶于水发生电离后，与亲油基相连的亲水基是带阳电荷的面活性剂。
亲油基一般是长碳链烃基，亲水基绝大多数为含氮原子的阳离子，少数为含硫或磷原子的阳离子，分子中的阴离子不具有表面活性，通常是单个原子或基团，如氯、溴、醋酸根离子等。
阳离子表面活性剂带有正电荷，与阴离子表面活性剂所带的电荷相反，两者配合使用一般会形成沉淀，丧失表面活性。
它能和非离子表面活性剂配合使用，主要用作织物柔软剂、油漆油墨印刷助剂、抗静电剂、杀菌剂、沥青乳化剂。
阳离子表面活性剂在水溶液中电离时生成的表面活性离子带正电荷，其疏水基与阴离子表面活性剂相似。
阳离子表面活性剂的亲水基离子中含有氮原子，根据氮原子在分子中的位置不同分为胺盐、季铵盐和杂环型三类。
以下主要介绍季铵盐阳离子表活性剂：
季铵盐型阳离子表面活性剂通式为[ ]x-，式中R为C10～C18。
长链烷基，Rl、R2、R3 一般是甲、乙基，也可以有一个是苄基或长链烷基，X是氯、溴、碘或其他阴离子基团：多数情况下是氯或溴。
季铵盐的合成比较简单，主要是季铵化反应。
一般由叔胺与醇、卤代烃、硫酸二甲酯等烃基化试剂反应制得。
吡啶(C5H5N)也可以看成一种特殊的叔胺，通常把吡啶与卤代烷的反应产物也归于季铵盐中。
如溴代十六烷与吡啶反应得到的产物十六烷基溴化吡啶是一种常用的杀菌剂，并且季铵盐阳离子表面活性剂水溶性好，既耐酸又耐碱且大多数具有杀菌作用。
季铵盐与胺盐不同，其性质不受pH变化的影响，在碱性介质中也不会析出自由胺，因季铵盐是强酸、强碱形成的盐，不会发哼水解。
季铵盐还有一个除表面活性之外的特性，即其水溶液有很强的杀菌能力，故常用作消毒、灭菌剂，一个典型的杀菌剂是“新洁尔灭”。
季铵盐这类阳离子表面活性剂容易吸附于固体表面（因一般在水介质中固体表面常带负电荷），使表面变得疏水；于是阳离子表面活性剂具有某些特殊用途。
如常用作矿物浮选剂、沥青乳状液（铺路用）乳化剂、纺织纤维柔软剂及抗静电剂，以及颜料分散剂等。
季铵盐型阳离子表面活性剂是产量高、应用广的阳离子表面活性剂。
在用作织物柔剂时，由于大部分纤维表面带负电，用季铵盐阳离子表面活性剂可中和其电荷，因此有较好的抗静电作用。
它们能在纤维表面形成疏水油膜，降低纤维的摩擦系数使之具有柔软、平滑的效果所以可作柔软剂。
这种表面活性剂除可作抗静电剂柔软剂外，还可作护发产品中的头发定型调理剂，纺织工业中的匀染固色剂。
但它有使机械生锈的缺点，价格也较贵。
在清洗剂中常与非离子表面活性剂复配成杀菌、消毒清洗剂。
另外，阳离子表面活性剂作为表面活性剂的主要分支，其规模发展呈稳步增长趋势，阳离子表面活性剂在全球稳定增长的趋势为我国相关行业的发展和壮大提供了良好的外部环境，但由于与发达国家在产品结构与技术上的差距，行业也面临着严峻的考验。
随着阳离子表面活性剂在工业和民用领域中的应用越来越广，对品种和性能也提出了越来越高的要求，所以需要新品种的开发，有很大的发展空间。