表面活性劑選論陽(yáng)離子第1頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、陽(yáng)離子表面活性劑概述陽(yáng)離子表面活性劑——是指在水溶液中發(fā)生電離，其表面活性部分帶有正電荷的一類表面活性劑第2頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如十二烷基三甲基氯化銨：C1-

表面活性部分帶正電荷電離第3頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：陽(yáng)離子表面性劑的親水基部分大多是含氮化合物，少數(shù)是含磷、硫等的化合物。含氮化合物中，氨的氫原子可以被一個(gè)或二個(gè)長(zhǎng)鏈烴所取代而成為胺鹽；也可全部被烷烴取代成為季銨鹽。還有一大類是雜環(huán)氮化合物。它們是烷基吡啶、咪唑啉、瑪富啉的鹽類。親水基和疏水基可以直接相連，也可通過(guò)酯、醚和酰胺鍵相連。第4頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月不適用于洗滌和清洗陽(yáng)離子表面活性劑帶有正電荷，而紡織品、金屬、玻璃、塑料、礦物、動(dòng)物或人體組織等通常帶有負(fù)電荷，因此它在固體表面上的吸附與陰離子及非離子表面活性劑的情況不同。陽(yáng)離子表面活性劑的極性基團(tuán)由于靜電引力朝向固體表面，疏水基朝向水相使固體表面呈“疏水狀態(tài)”，因此不適用于洗滌和清洗。

第5頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月性能：在水溶液中呈現(xiàn)正電性，形成帶正電荷的表面活性離子主要用途:殺菌劑、纖維柔軟劑和抗靜電劑等與陰離子和非離子表面活性劑相比，使用量相對(duì)較少

第6頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1）防水性和柔軟平滑性：由于其親油性膜的形成，而具有增水作用，可顯著降低纖維表面的靜摩擦系數(shù)，因而具有良好的防水性和柔軟平滑性。第7頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）抗靜電性：由于靜摩擦系數(shù)的降低，使固體表面不易產(chǎn)生靜電；同時(shí)由于其產(chǎn)生陽(yáng)電性，在固體表面形成易吸濕氣的膜，增加導(dǎo)電性；因而具有良好的抗靜電作用。第8頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3）殺菌性由于陽(yáng)離子表面性劑所帶的正電荷吸附于細(xì)菌的細(xì)胞壁并進(jìn)一步透過(guò)細(xì)胞壁，與蛋白質(zhì)作用而殺死細(xì)菌，因而具有殺菌作用。第9頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月陽(yáng)和陰離子表面活性劑的混合通常認(rèn)為，陽(yáng)離子表面活性劑和陰離子表面活性劑在水溶液中不能混合，否則將相互作用產(chǎn)生沉淀，從而失去表面活性。

第10頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月事實(shí)上，由于陰、陽(yáng)離子間的強(qiáng)吸引力，使溶液內(nèi)部的表面活性分子更易聚集形成膠束，表面吸附層中的表面活性分子的排列更為緊密，表面能更低，所以，混合物具有比單一組分較低的臨界膠團(tuán)濃度和表面張力。

第11頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月陰、陽(yáng)離子表面活性劑混合，溶液會(huì)變混濁或出現(xiàn)珠光，甚至產(chǎn)生沉淀，使陽(yáng)離子表面活性劑失去對(duì)織物的柔軟和抗靜電作用。所以，在實(shí)際使用過(guò)程中，用陰離子表面活性劑洗過(guò)的織物，必須沖洗干凈，才能使用以陽(yáng)離子表面活性劑為主的柔軟處理液處理，否則將失去柔軟和抗靜電效能。第12頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用：如用作殺菌劑、天然和合成纖維的柔軟劑、抗靜電劑、肥料的抗結(jié)塊劑、農(nóng)作物除莠劑、瀝青和石子表面的粘結(jié)促進(jìn)劑、金屬防腐蝕劑、頭發(fā)調(diào)理劑、化妝品中的乳化劑、礦石浮選劑等。

第13頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、陽(yáng)離子表面活性劑的性質(zhì)特點(diǎn)

表2烷基二甲基芐基氯化銨的溶解性烷基R的碳原子數(shù)111213141516171819水中溶解度7050～755226.716.10.850.480.100.09695%乙醇中溶解度84758174.574627252.654溶解性：一般情況下水溶性很好隨著烷基碳鏈長(zhǎng)度的增加，水溶性呈下降趨勢(shì)疏水性烷基鏈的個(gè)數(shù)和鏈上的取代基對(duì)溶解性能也有影響第14頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月帶有C15以下烷基鏈的活性劑易溶于水，而C15以上的則水溶性較低，難溶于水單長(zhǎng)鏈烷基季銨鹽能溶于極性溶劑，但不溶于非極性溶劑雙長(zhǎng)鏈烷基季銨鹽幾乎不溶于水，而溶于非極性溶劑季銨鹽的烷基含不飽和基團(tuán)時(shí)，能增加它們的水溶性。第15頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Krafft溫度點(diǎn)Krafft溫度點(diǎn)：當(dāng)達(dá)到某一溫度時(shí)，表面活性劑在水中的溶解度急劇增加，也稱為臨界溶解溫度（C.S.T）當(dāng)表面活性劑溶液為過(guò)飽和狀態(tài)時(shí)，Krafft點(diǎn)應(yīng)是離子型表面活性劑單體、膠束和未溶解的表面活性劑固體共存的三相點(diǎn)陽(yáng)離子表面活性劑的Krafft點(diǎn)是表征其在水溶液中溶解性能的特征指標(biāo)Krafft點(diǎn)越高，表明該表面活性劑越難溶，溶解度越低；反之，Krafft點(diǎn)越低，說(shuō)明該表面活性劑越容易溶解，溶解性能越好第16頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通常Krafft點(diǎn)與表面活性劑疏水基碳鏈的長(zhǎng)度呈線性關(guān)系Krafft點(diǎn)＝a+bna,b是常數(shù)，n為碳鏈所含碳原子的個(gè)數(shù)根據(jù)上述關(guān)系式，碳鏈越長(zhǎng)，n值越大，則Krafft點(diǎn)越高XClBrIKrafft點(diǎn)（℃）172845表3配對(duì)陰離子對(duì)十六烷基吡啶Krafft點(diǎn)的影響第17頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

表面活性

隨著烷基碳鏈長(zhǎng)度的增加，表面張力逐漸下降R的碳數(shù)89101112131415161718190.1%溶液67.564.360.653.947.643.643.643.543.543.243.043.00.01%溶液72.372.271.970.968.767.162.453.943.743.243.443.64烷基二甲基芐基氯化銨的表面張力(mN/m)第18頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分子結(jié)構(gòu)相同時(shí),在一定范圍內(nèi)，表面張力隨活性劑溶液的濃度升高而降低，降低到一定數(shù)值時(shí)又隨溶液濃度的升高而增加表5十六烷基三甲基氯化銨的表面張力與濃度的關(guān)系溶液濃度（mol/L）0.0020.0050.010.0250.040.050.1表面張力（mN/m）69.859.441.338.031.335.035.6[C16H33－N+(CH3)3]?Cl－第19頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月臨界膠束濃度烷基碳鏈長(zhǎng)度增加，臨界膠束濃度降低表面活性劑結(jié)構(gòu)cmc（mol/L）[C12H25－N+(CH3)3]?Cl－1.5×10-27.8×10-3[C14H29－N+(CH3)3]?Cl－3.5×10-3[C16H33－N+(CH3)3]?Cl－9.2×10-4幾種季銨鹽型表面活性劑的臨界膠束濃度（25℃）

第20頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、種類：在陽(yáng)離子表面活性劑中，最重要的是含氮的表面活性劑。而在含氮的陽(yáng)離子表面活性劑中，根據(jù)氮原子在分子中的位置，又可分為常見的直鏈的胺鹽、季銨鹽和環(huán)狀的吡啶型、咪唑啉型等四類。第21頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、胺鹽型是伯胺鹽、仲胺鹽和叔胺鹽表面活性劑的總稱它們的性質(zhì)極其相似，且很多產(chǎn)品是伯胺與仲胺的混合物表面活性劑類型結(jié)構(gòu)通式實(shí)例伯胺鹽RNH2?HClC18H37NH2·HCl十八烷基胺（硬脂胺）鹽酸鹽仲胺鹽R1NHR2?HCl(C18H37)2NH·HCl雙十八烷基胺鹽酸鹽叔胺鹽R1NR2(R3)?HClC18H37N(CH3)2·HClN,N-二甲基十八胺鹽酸鹽表1胺鹽型陽(yáng)離子表面活性劑主要品種及實(shí)例第22頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月其中R=C12－C18，R1、R2=－CH3、－CH2CH3、－CH2CH2OH等，X為無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸。由相應(yīng)的胺用鹽酸、醋酸等中和而得。胺鹽為弱堿鹽，對(duì)pH較為敏感。在酸性條件下，形成可溶于水的胺鹽，具有表面活性，而在堿性條件下游離出胺，失去表面活性。

第23頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、季銨鹽型季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑從形式上看是銨離子(NH4+)的4個(gè)氫原子被有機(jī)基團(tuán)取代形成的形式。結(jié)構(gòu)通式

十八烷基二甲基芐基氯化銨(緩染劑DC)第24頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月季銨鹽與胺鹽不同，它在堿性或酸性溶液中都能溶解，且離解為帶正電荷的表面活性劑。因此，季銨鹽在陽(yáng)離子表面活性劑中的地位最為重要、產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣，主要用作柔軟劑、抗靜電劑、殺菌劑等。

第25頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月合成：季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑通常是由叔胺與烷基化劑經(jīng)季銨化反應(yīng)制取，反應(yīng)的關(guān)鍵在于各種叔胺的獲得，季銨化反應(yīng)一般較易實(shí)現(xiàn)。叔胺有烷基二甲基胺，二烷基甲基胺及伯胺的乙氧基化物和丙氧基化物。烷基化劑為氯甲烷、氯化芐及硫酸二甲酯。

第26頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：氮原子上連有四個(gè)烷基烷基季銨鹽的合成方法主要有三種由高級(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)制得甲醛－甲酸法第27頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月高級(jí)鹵代烷與低級(jí)叔胺

鹵離子的影響：當(dāng)烷基相同時(shí)，鹵代烷的反應(yīng)活性順序?yàn)椋?/p>

R－I＞R－Br＞R－Cl烷基鏈的影響:鹵原子相同時(shí)，烷基鏈越長(zhǎng)，反應(yīng)活性越弱1231陽(yáng)離子表面活性劑1631陽(yáng)離子表面活性劑第28頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月高級(jí)烷基胺與低級(jí)鹵代烷反應(yīng)由高級(jí)脂肪族伯胺與氯甲烷反應(yīng)先生成叔胺，再進(jìn)一步經(jīng)季銨化反應(yīng)得到季銨鹽乳膠防粘劑DT纖維柔軟劑CTAC第29頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月甲醛-甲酸法以椰子油或大豆油等油脂的脂肪酸為原料，經(jīng)脫水、催化加氫還原制得脂肪族伯胺伯胺再與甲酸和甲醛溶液反應(yīng)得到二甲基烷基胺叔胺與氯甲烷反應(yīng)便可制得烷基季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑第30頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月甲醛－甲酸法合成的部分烷基季銨鹽結(jié)構(gòu)通式X商品名稱主要應(yīng)用[C12H25－N+(CH3)3]?X-Cl乳膠防粘劑DT浮選劑、殺菌劑Br1231陽(yáng)離子表面活性劑抗靜電劑、殺菌劑[C16H33－N+(CH3)3]?X-Cl纖維柔軟劑CTAC纖維柔軟劑Br1631陽(yáng)離子表面活性劑纖維柔軟劑、直接染料固色劑Hyamine3258殺菌劑第31頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月品種：式中R=C12－C18烷基，R1、R2為甲基、乙基或羥乙基等。最常用品種：十二烷基三甲基溴(氯)化銨(1231)十六烷基三甲基溴(氯)化銨(1631)十八烷基三甲基溴(氯)化銨(1831)十二烷基二甲基芐基溴(氯)化銨(1227)雙長(zhǎng)鏈烷基二甲基氯化銨第32頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用：1231：殺菌劑、分散劑，纖維抗靜電劑、柔軟劑，橡膠和瀝青乳化劑，水質(zhì)穩(wěn)定劑及蛋白質(zhì)凝聚劑等1631：纖維抗靜電劑，橡膠和瀝青乳化劑，調(diào)理劑，相轉(zhuǎn)移催化劑，皮革加脂劑，滌綸真絲化促進(jìn)劑等。1831：防水涂料，纖維柔軟劑，皮革加脂劑，硅油、橡膠的乳化劑，相轉(zhuǎn)移催化劑，頭發(fā)調(diào)理劑等。1227：殺菌劑，織物柔軟抗靜電劑，油田助劑，勻染劑，水質(zhì)穩(wěn)定劑等。雙長(zhǎng)鏈烷基二甲基氯化銨主要用作殺菌劑，織物柔軟劑，頭發(fā)調(diào)理劑，油田殺菌劑，瀝青乳化劑等。第33頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)名稱：十二烷基二甲基芐基氯化銨，又叫1227陽(yáng)離子表面活性劑性質(zhì)：易溶于水，呈透明溶液狀用途：主要用于外科手術(shù)器械、創(chuàng)傷的消毒殺菌和農(nóng)村養(yǎng)蠶的殺菌合成：潔爾滅第34頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月潔爾滅新潔爾滅：十二烷基二甲基芐基溴化銨殺菌性能更加優(yōu)異合成：由氯化芐先與六次甲基四胺反應(yīng)，得到的中間產(chǎn)物再先后與甲酸和溴代十二烷反應(yīng)制得的第35頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3雜環(huán)型雜環(huán)型陽(yáng)離子表面活性劑-----指表面活性劑分子中除含有碳原子外，還含有其它原子且呈現(xiàn)環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物。常見的雜環(huán)型陽(yáng)離子表面活性劑如咪唑啉、嗎啉、胍類等。其中咪唑啉型陽(yáng)離子表面活性劑是最常應(yīng)用的

第36頁(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如2－烷基－N－甲基咪唑啉硫酸甲酯鹽：

分子中含有咪唑啉環(huán)，所以稱為咪