阳离子表面活性剂文献综述
学院：化工与材料工程学院
专业：化学工程与工艺
班级：化工0906
学号：09110617
姓名：张宇佳
日期：2012年6月7日
阳离子表面活性剂文献综述
摘要
1928年，阳离子表面活性剂开始应用，当时用作杀菌剂。这类表面活性剂的产量增长较快，品种发展迅速，阳离子表面活性剂溶于水则发生离解，形成的阳离子具有表面活性，其亲水基可以含氮、磷或硫，但目前工业上具有实际意义的主要是含氮的阳离子表面活性剂。在含氮的阳离子表面活性剂中，按氮原子在分子结构中的位置又可分为胺盐、季铵盐、氮苯和咪唑啉四类，其中以季铵盐类用途最广，其次是胺盐类。阳离子表面活性剂具有许多优越性能，除可做纤维用柔软剂、抗静电剂、防水剂和染色助剂外，还可用作矿物浮选剂以及杀菌剂、防锈剂和特殊乳化剂等。
目前阳离子表面活性剂的产量还比较小，但其增长速度要比阴离子和非离子大得多。
1. 前言
阳离子表面活性剂中，大部分是含氮的有机化合物，即有机胺的衍生物。简单的胺的盐酸（或者它的无机酸）盐及醋酸盐等（碳8～18），可在酸性水溶液中用作乳化、分散、润湿剂，也常用作矿物浮选剂，以及用作颜料粉末表面的疏水剂。当溶液pH值大于7时，自由胺很容易自水溶液中析出，从而失去表面活性。常用的阳离子表面活性剂多为季铵盐，即铵的四个氢原子皆被有机基团所取代，成为
R1R2N+R3R4?X－。季铵盐的合成比较简单，主要是季铵化反应。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。也正由于易于吸附，洗涤能力差，不能作洗涤剂的主要成分，价格也较高。阳离子表面活性剂中，还有一些不含氮的，主要是含磷、硫的阳离子表面活性剂。含磷的阳离子表面活性剂是磷盐类。通常合成磷盐的方法与合成季铵盐相似。磷盐可应用为杀菌剂、抗静电剂、防蚀剂、相迁移催化剂，以及浮选剂等，与季铵盐的应用类似。含硫的阳离子表面活性剂有两类，一是锍化合物，另一类蚀氧化锍化合物。硫醚与卤代烷反应可得典型的锍化合物。这种产品可作为杀虫药乳化剂。对锍盐进行氧化（用过氧化氢）即直接得到氧化锍盐。含乙氧基的氧化锍盐也可用此法合成。此外，氧化锍也可用亚砜烷基化的办法合成。烷基化剂也可用硫酸二甲酯。锍盐和氧化锍的实际应用比磷盐还少，更少于季铵盐，仅在某些特殊场合适当应用
2. 阳离子表面活性剂的分类
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。
2.1 胺盐型阳离子表面活性剂
按氮原子上的有机取代基数胺盐可分为伯胺盐、仲胺盐和叔胺盐三种，它们在性质上非常接近，且往往混合在一起，所以统称为胺盐型阳离子表面活性剂。这类表面活性剂的憎水基碳数在12～18之间。其主要用途是作纤维助剂、矿物浮选剂、分散剂、乳化剂和防锈剂。胺盐型阳离子表面活性剂按化学结构可分为烷基胺盐型、氨基醇脂肪酸衍生物型、多胺脂肪酸衍生物型和咪唑啉型四种
。
2.1.1 烷基胺盐型阳离子表面活性剂
脂肪酸或脂肪酸酯与氨共热生成脂肪酸铵，再经加氢还原即得到脂肪族高级胺。脂肪胺与盐酸作用，生成脂肪胺盐酸盐。同样仲胺、叔胺与盐酸中和形成相应的仲胺盐酸盐和叔胺盐酸盐。适合制造烷基胺盐型阳离子表面活性剂的胺有十二烷基胺和十八烷基胺，这类表面活性剂可用作作乳化剂、破乳剂、防锈剂、矿物浮选剂、纤维助剂和颜料分散剂等。
2.1.2 氨基醇脂肪酸衍生物型阳离子表面活性剂
硬脂酸与三乙醇胺加热缩合成叔胺酯，再以甲酸中和，即制得氨基醇脂肪酸衍生物型阳离子表面活性剂。该产品商品名为Soromine A。这种表面活性剂主要用作纤维柔软剂。其不足之处是连接在疏水基上的酯键易发生水解。
2.1.3 多胺脂肪酸衍生物型阳离子表面活性剂
硬脂酸与N，N-二乙基乙二胺加热缩合成酰胺型叔胺，再用乙酸中和，即制得该种阳离子表面活性剂，商品名称为Sapamine A。Sapamine A分子中疏水基与酰胺键相连，故不发生水解。该产品主要用作纤维柔软剂。Sapamine有多种型号产品，例如Sapamine CCH是盐酸盐。
美国Arnold Hoffman公司在1940年开发出Ahcove1系列阳离子柔软剂，其中最有代表性的是Ahcove1 A，它是由硬脂酸先与氨基乙基乙醇胺加热缩合，然后与尿素再缩合，最后用乙酸中和而制得。除Ahcove1 A外，还有Ahcove1 G，其组成与A型基本相同，Ah—cove1型产品作为纤维柔软剂使用性能极佳。
2.1.4 咪唑啉型阳离子表面活性剂
N-羟乙基乙二胺或多亚乙基多胺类与脂肪酸在200～250℃下进行反应，即可制得咪唑啉衍生物的新胺，再以盐酸中和得咪唑啉型阳离子表面活性剂。这种类型的表面活性剂可用作纤维柔软剂。而咪唑啉衍生物可用作合成季铵盐和两性表面活性剂的中间体，也可用作破乳剂。
2.2 季铵盐型阳离子表面活性剂
从结构上看，季铵盐型阳离子表面活性剂是铵盐的4个氢原子被有机基团取代而形成的，通常是用叔胺与烷基化剂进行反应制得。所用的烷基化剂有：氯甲烷、苄基氯等卤代烷；硫酸二甲酯等硫酸二烷酯；环氧乙烷等环氧化物；对甲苯磺酸甲酯等磺酸酯。分别用这些烷基化剂与叔胺反应可获得相对应的季铵盐型表面活性剂。季铵盐阳离子表面活性剂的碱性较强，在碱性溶液中不产生游离胺，性质稳定。季铵盐型阳离子表面活性剂有许多优良性能，可用作纤维的抗静电剂、柔软剂、缓染剂、固色剂等，还可用作杀菌消毒剂和发用化妆品的护发剂等。按结构，季铵盐型阳离子表面活性剂可分为烷基三甲基铵盐型、二烷基二甲基铵盐型、烷基二甲基苄基铵盐型、吡啶铃盐型、烷基异喹啉铸盐型和苄索氯铵等6种。
2.2.1 烷基三甲基铵盐型阳离子表面活性剂
烷基三甲基铵盐是以高级脂肪胺与氯甲烷在氢氧化钠存在下进行反应制得的。这种表面活性剂的代表性产品为十二烷基三甲基氯化铵，易溶于水，呈透明状，具有良好的表面活性，可用作洗发剂、杀菌洗涤剂、聚苯乙烯树脂等外部涂敷用抗静电剂、纤维用抗静电剂、匀染剂、破乳剂和分散剂等。
2.2.2 二烷基二甲基铵盐型阳离子表面活性剂
