第5章阳离子表面活性剂剖析

特点：
杀菌性强、去污能力弱 抗静电性能良好 降低纤维表面静电摩擦系数（柔软整
理剂）
一、分类：胺盐型、季铵盐型、杂
环型、鎓盐型
二、性质：
1.溶解性：水溶性很好，随着烷基碳链
长度的增加水溶性下降，15碳以下的 表面活性剂易溶于水，15碳以上的水 溶性急剧下降。
2.克拉夫特点：
另一有效抗静电剂的结构为：
可以将其视为非离子化的阳离子。
三、其它阳离子表面活性剂 （一）、含氮原子环型胺盐 除直链含氮化合物外，一些环状含 氮化合物也可制成优良的阳离子表 面活性剂，代表性产品如下：
1．吡啶型胺盐 吡啶与C 2~18卤代烷，在130~150℃ 下反应，蒸馏除去水及未反应的吡啶， 即得到吡啶型胺盐. 例如，十六烷基氯化吡啶，十六烷基 溴化吡啶，可用作染色助剂和杀菌剂、 十八酰胺甲基氯吡啶是常用的纤维防水 剂，它是吡啶氯化物与十八酰胺反应后 再接甲醛的产物。

1．从伯、仲、叔胺制取季铵盐 制备工艺
这是一种应用最广的方法。反应在极 性溶剂(如水或酒精)中进行得较为迅 速。高产率，必须保证反应物不呈酸 性，因此要加入Na2CO3或K2CO3。
2.低级叔胺与卤代烷反应

如需在分子中引入芳基化合物，则可将 伯胺通过甲基化反应制得叔胺后，与氯化 苄反应即可得含有苄基的季铵盐。
CH 2CH 2OH C17H 33COOH + N CH 2CH 2OH CH 2CH 2OH + H 20
HCOOH
160～180
CH 2CH 2OH C17H33COOCH 2CH 2N CH 2CH 2OH CH 2CH 2OH CH 2CH 2OH . CH 3COOH
C17H33COOCH 2CH 2N

下式所示：
分子中随聚氧乙烯含量的增加，产物的非离子
性质也增加；但在水中的溶解度却不随pH值的变化
而改变，并且具有较好的表面活性。有人称其为阳
离子进行非离子化的产品。
（2）脂肪酸与低级胺反应制取叔胺
由这类叔胺制得的胺盐成本较低，性能较好，
大都用作纤维柔软整理剂。例如，硬脂酸和三乙醇
胺加热缩合酯化，形成叔胺，再用甲酸中和，生成
反应过程中如有氨存在，再加入一种合适的添加 剂(氢氧化钾或氢氧化钠)，即能抑制仲胺的生成。
RCOOH + NH3 +2H2 → RCH2NH2 + 2H2O
脂肪酸甘油酯(或甲酯)与氨及氢反应也可制取
伯胺，所用催化剂正在不断改进提高。用脂肪酸法，
可由椰子油制取以十二胺为主的椰子胺，用牛脂制
取十八胺为主的牛脂胺，可由松香酸制取廉价的松
易析出而失去表面活性。除含氮阳离子SA外，还有
一小部分含硫、磷、砷等元素的阳离子SA.
阳离子SA一般具有良好的乳化、润湿、洗涤、 杀菌、柔软、抗静电和抗腐蚀等性能。2002年我国 产量仅几千吨，约占SA总量的1%。
5.1.1
阳离子表面活性剂的分类
具有商业价值的阳离子大多是有机氮化合物的 衍生物。按化学结构常分为：胺盐型，季铵盐型， 杂环型，翁盐型四类。
5-6
c) 临界胶束浓度
随着烷基碳链的增加，临界胶束浓度降低。表5-7
5.2
阳离子表面活性剂的合成
合成阳离子表面活性剂的主要反应是N-烷
基化反应。叔胺与烷基化试剂作用，生成季铵
盐的反应也叫季胺化反应。
5.2.1烷基季铵盐
烷基季铵盐的合成方法主要有三种。
① 高级卤代烷与低级叔胺反应

RCN
RCN + 2H2
150℃，136大气压 莫尼镍催化加氢
RCH2NH2
28
得到的伯胺再与甲酸和甲醛溶液反应得到 二甲基烷基胺：
甲醇溶剂 加热 CH3 CH3 + 2CO2 + 2H2O
RNH2 + 2HCHO + 2HCOOH
R N
29

其反应历程如下：
缩合 脱水
RCH2NH2 + HCHO
到一定数值时又随溶液浓度的升高而增加。
十六烷基三甲基氯化铵的表面张力与浓度的关系 [C16H33－N+(CH3)3]•Cl－
溶液浓度（mol/L） 表面张力γ（mN/m）
0.002
69.8
0.005
59.4
0.01
41.3
0.025
38.0
0.04
31.3
0.05
35.0
0.1
35.6
19
(4) 临界胶束浓度
结构通式 [C12H25－N+(CH3)3]•X－ X Cl Br Cl Br [C16H33－N+(CH3)3]•X－
O Cl Cl Cl Cl Cl
商品名称 乳胶防粘剂DT 1231阳离子表面活性剂 纤维柔软剂CTAC 1631阳离子表面活性剂
主要应用 浮选剂、杀菌剂 抗静电剂、杀菌剂 纤维柔软剂 纤维柔软剂、直接 染料固色剂
胺盐型阳离子表面活性剂主要品种及实例
表面活性剂类型 伯胺盐 仲胺盐
叔胺盐
结构通式 RNH2•HCl R1NHR2•HCl
R1NR2(R3)•HCl
实例
C18H37NH2· HCl 十八烷基胺（硬脂胺）盐酸 盐

双长链季铵盐消毒剂带一个亲水基和两个亲油基， 具有更好的成胶囊性和更强的降低表面张力的能力 ，能增强它们的水溶性，即使在水质硬度较大的情 况下也呈现出相当好的溶解性和很好的稳定性。双 长链季铵盐的杀菌性能优于单长链季铵盐，药效持 续时间长，泡沫少，去污能力较好，低毒无残留， 不挥发无刺激，不使织物退色。 分子式中含有乙基苄基氯（BEC）基团的双长链季 铵盐杀菌效果更好。所谓乙基苄基，即在苯环的邻 对位上多加了一个乙基它属于第一类推电子基团， 使整个分子结构上的电荷重新组合分布，使苯环上 的电负性加大，同时增强了苯环的共轭效应，从而 增强了杀菌效力。
低级叔胺与高级卤代烷
C1 2H2 5 CH3 N + CH CH3
2
.Br
CH3
新洁尔灭 十二烷基二甲基苄基溴化铵
CH3 N+ C1 2H2 5 CH3
CH2 Cl
CH2 N + C1 2H2 5 Br CH3
CH2
.Br
性能更为优异的杀菌剂
阳离子活性剂1227易溶于水，稳定性良好，能耐热、耐光、耐压、无挥发性 但所带离子性与阴离子表面活性剂恰好相反 所以二者不能与阴离子表面活性混在一起使用，若混合，则产生沉淀并失去效能。



季铵盐类消毒剂是消毒剂中的一个类别，比如洁尔 灭（苯扎氯铵）、新洁尔灭（苯扎溴铵）、度米芬 （十二烷基二甲基苯氧乙基溴化铵）和一些复合类 季铵盐消毒剂等，属于低效消毒剂。近年来，新开 发出的双链季铵盐消毒剂杀菌作用比单长链季铵盐 优越，比如百毒杀、新洁灵等。 常用的消毒剂产品以成分分类主要有9种： 含氯消毒剂、过氧化物类消毒剂、醛类消毒剂、醇 类消毒剂、含碘消毒剂、酚类消毒剂、环氧乙烷、 双胍类消毒剂和季铵盐类消毒剂。