阳离子表面活性剂的合成与应用

阳离子表面活性剂的合成与应用

摘要:表面活性剂是具有表面活性的物质能改变物质的张力。本文对阳离子表面

活性剂的含义、种类、用途以及在工业领域中的应用进行了详细的阐述。

关键词：阳离子表面活性剂：含义、种类、用途及应用

1．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

2,.种类：

<1>季铵盐：

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。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。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。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。

<2>杂环类阳离子表面活性剂：

杂环类阳离子表面活性剂可以有咪唑啉、吗啉胍类、三嗪类衍生物等。

眯唑啉是含有二个氮原子的五元杂环的单环化合物，如2—烷基咪唑啉，它与硫酸二甲酯肛反应可生成季铵盐；如脂肪酸与二亚乙基三胺反应生成2—烷基氨基乙基咪唑啉，得到的产物乙酰化再与甲酸中和或季铵化都得到阳离子表面活性剂。它们都可做纤维柔软剂或杀菌剂。

一般阳离子表面活性剂去污力较差，因此通常不用阳离子表面活性剂作洗涤剂。但在特殊的清洗剂中如杀菌消毒洗涤剂中会加入阳离子特别是季铵盐型阳离子表面活性剂。

3.应用：

1. 阳离子表面活性剂主要起匀染和缓染作用，其基本原理都是延缓染料的吸附速度和减慢上染率，染料和表面活性剂对纤维表面上染座的竞争，匀染剂首先占领部分染座。随染色的不断进行，被匀染剂占领的染座又被阳离子染料所代替，

从而使染色缓慢进行，获得匀染效果。

阳离子表面活性剂一般用于含负电荷染座的纤维的染色过程，含负电荷染座的纤维一般利用阳离子染料来进行染色。阳离子表面活性剂和阳离子染料与纤维都有亲和作用和扩散性，对染座进行竞争，以获得匀染效果。

用阳离子表面活性剂来延缓上色，而使碱性染料对羊毛和丙烯腈系纤维染色均匀。数据表明：当十八烷基三甲基溴化铵的浓度为0．02(mol／L)时，此两种纤维使染料吸附速率最慢，缩短烷基链长使上色速率增加。

使用阴离子染料染色时，降低离子型染料“有效”浓度的方法是应用带有与染料相反电荷的阳离子表面活性剂，它和染料生成染料．表面活性剂复合物。为了防止产生沉淀，应加入超过化学计算量的阳离子表面活性剂或加入非离子表面活性剂，使溶解度很小的复合物分散在溶液中。

阴离子染料C．I．直接红l的吸收光谱随着阳离子表面活性剂的加入而不断变化，阳离子表面活性剂一直加到相当于染料的化学计算量，从而生成染料．阳离子表面活性剂复合物的沉淀为止。如继续加入过量的表面活性剂，则由于复合物增溶在胶束之中，使吸收光谱不再变化。

当用阴离子染料染羊毛时，可用阳离子表面活性剂来减少羊毛尖端染色较深的问题，因为即使在纤维表面存在不均匀性的情况下，染料．表面活性剂复合物总是先吸附在纤维表面。

2．抗静电剂

具有抗静电作用的非离子型、阴离子型、阳离子型和两性型表面活性剂。常用的阳离子型有：脂肪胺、聚氧乙烯脂肪胺、季铵盐、聚氧乙烯季铵盐。主要有抗静电剂SN，它是十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐，国外名称为卡塔纳克SN；抗静电剂TM，它是甲基三羟乙基季铵甲基硫酸酯，国外同类商品名称为泰马斯。3．乳化剂

用作乳化剂的表面活性剂有阴离子型、阳离子型及两性型表面活性剂。常用的阳离子型乳化剂有：脂肪胺、聚氧乙烯脂肪胺、季铵盐、聚氧乙烯季铵盐。

腈纶油剂中提供抗静电性能的一般为阳离子表面活性剂，毛型腈纶短纤维油剂中常加入阳离子表面活性剂SN或TM，因为腈纶吸湿性能差，匀染色性能差。抗静电柔软整理剂

合成纤维和织物由于摩擦而产生静电，故在加工过程中需进行一系列抗静电处理，即使如此，成品形成后，仍不能根除产生静电的原因，所以合成纤维织物还要进行专门的抗静电处理。在纺织工业中所用的抗静电剂分暂时性的和持久性的两类。加工中所用的多为暂时性的，而在织物整理中用的抗静电剂为持久性的。阳离子型抗静电整理剂用含季铵基的乙烯类聚合物[国外名称为Zelec DX(DuP)，Zelec DP(DuP)]和含季铵基的丙烯酰胺。这些整理剂由于它们会影响染料变色，一般只用于织物的后整理。氧化胺的抗静电性、热稳定性、良好的润滑性及乳化增溶能力使其在纺织工业有一定用途。十八烷基聚氧丙基聚氧丁基甲基氧化胺可以作为聚酰胺、聚酯纺丝油剂的抗静电抗磨损剂，十二烷基二甲基氧化胺可以做尼龙-66的染色助剂、丙烯酸碳纤维制造油剂、合成纤维抗静电剂、聚酯多股丝的松开剂等。

参考文献：

1.赵剑曦，阳离子表面活性剂.化学进展，1999,11（4）:348-357

2.黄建滨，韩锋.bola型表面活性剂与Gemini型表面活性剂，大学化学，2004,19

（4）：2-11