第五章阳离子表面活性剂详解

C1 6H3 3
N
+
CH3
.X
CH3
十六烷基三甲基氯化铵 CTAC 纤维柔软剂
5.2.1.3
甲醛-甲酸法
制备二甲基烷基胺的最古老的方 法(20世纪60年代苏联开发），这种方 法工艺简单，成本低廉，因此在工业上 得到广泛的应用，占有重要的地位，但 产品质量略差。
O R C OH
O R C
N H2
H H3 N
§5.1.1 阳离子表面活性剂的分类
按化学结构分为： 1、胺盐型 RH2●HCl 2、季铵盐型 R-N（CH3）3Cl 3、杂环型 4、鎓盐型
R-NH2· HCl 伯胺盐 CH3 | 5.1.1.1 R-N-HCl 仲胺盐 | 胺盐型 H CH3 | R-N-HCl 叔胺盐 | CH3 该类产物是盐酸的盐，在酸性条件下具有表面活性，在碱 性条件下，胺游离出来而失去表面活性，因面使它的使用 受到限制。
O R C O N H4
H2 O 360 o C H2 O 360 o C
RC N
+2 H 2
150o C,1.38x 107 Pa
莫尼镍催化加氢
R C H2 N H2
O
O
RNH 2
+
2H C H
+ 2H
C OH
R N CH3 CH3
甲醇溶剂
加热
+ 2 C O2
+2 H 2O
CH3 C1 6H3 3 N CH3
CH3
水介质
CH3 C1 2H2 5 N + CH3
C1 2H2 5 X + N CH3
CH3
.X
Br 溴
-
60-80oC
CH3
表活剂 1231-Br
十二烷基三甲基溴化铵
CH3 C1 6H3 3 X + N CH3
十六烷基三甲基溴化铵
CH3 CH3
醇介质
回流
C1 6H3 3
N
+
CH3
.X
CH3
表活剂 1631-Br
δ
+
δ
-
R1 R2 R
R1 N + R2
亲核取代反应
R X + :N R3
.X
R3
1. 卤离子的影响 2. 烷基链的影响
R-I > R-Br > R-Cl 烷基链越长卤代烷的活性越弱
3.叔胺的碱性越强，亲核活性越大，越容易反应。 4.叔胺上存在较大烷基链时，空间位阻作用，季铵化 反应不利。
高级卤代烷与低级叔胺
+ CH3 X Cl
CH3
石油醚溶剂 加压 80oC 1h
C1 6H3 3
N
+
CH3
.X
CH3
5.2.2

含杂原子的季铵盐
1 含氧原子，醚键，酯键，酰胺键 2 含氮原子，氮原子 3 含硫原子，硫醚键
O
N
S
N
5.2.3 含苯环的季铵盐
Cl
N
N
5.2.5 长链烷基胺盐型 1.长链烷基伯胺盐： RNH2+HCl→RNH2·HCl 2.长链烷基仲胺盐： 环丙烷 3.长链烷基叔胺盐： N（EtOH）3
第五章 阳离子表面活性剂

§5.1 阳离子表面活性剂概述 §5.2 阳离子表面活性剂的合成 §5.3 阳离子表面活性剂的应用
本章重点
1、掌握阳离子表面活性剂的基本性质 2、掌握阳离子表面活性剂的合成方法 3、了解阳离子表面活性剂的应用
阳离子表面活性剂正好与阴离子表面活性剂结构相反。
如图其亲水基一端是阳离子，故称阳离子表面活性剂，
温度即Krafft点。 （1）Krafft点越高，该表面活性剂越难溶，溶解度越低。 （2）阳离子表面活性剂疏水性碳链增长，溶解度越低， Krafft点越高。
3. 表面活性
1. 随烷基链碳氢链增长， 其表面张力逐渐下降。 碳链增长，疏水性和非极性增强，表面 张力下降，表面活性增强。
4.临界胶束浓度
1. 随烷基链碳氢链增长， 其CMC逐渐下降。
碳链增长，表面活性增强，CMC降低。
5.2 阳离子表面活性剂的合成
5. 2. 1 烷基季铵盐 反应机理：N-烷基化反应—季铵化反应
CH 3
C 16 H 33
N
+
CH 3
.X
CH 3
合成方法 由高级卤代烷与低级叔胺反应制得

由高级烷基胺和低级卤代烷反应制得

通过甲醛-甲酸法制得。
5.2.1.1 高级卤代烷与低级叔胺的反应
5.2.6 其它阳离子表面活性剂
（1）吡啶型胺盐 吡啶与C2-18卤代烷，在130-150℃下反应，蒸 馏除去未反应的吡啶，即得到吡啶型胺盐。
该类产品在常温下为黑色油状或膏状物， 且稍有臭味，不能用于洗涤品.
5百度文库3 阳离子表面活性剂的应用
5.2.1.2 高级烷基叔胺与低级卤 代烷的反应
CH3 C1 2H2 5 N CH3
+ CH3 Cl X-
加热 加压
CH3 C1 2H2 5 N + CH3
.X
Cl- 氯
CH3
DT 乳胶防粘剂
十二烷基三甲基氯化铵
CH3 C1 6H3 3 N CH3
CH3
+ CH3 Cl X-
石油醚溶剂
加压 80oC 1h
杀虫剂、杀菌剂、阻燃剂
5.1.2 阳离子表面活性剂的性质 1. 溶解性
随着碳链长度的增加，其水溶性呈下降趋势 烷基链上有亲水基团或不饱和基团，水溶性增加 R1 | -N+-CH3 X| R3
季铵盐
2. Krafft 温度点
离子型表面活性剂在低 温时溶度较低，随着温 度升高到某一温度后其
溶解度迅速增加，这个
具有其它原子且呈环状结构的化合物。 这类表面活性剂有： 吗啉环、吡啶环、咪唑环、哌嗪环、喹啉环
N R
R N
XR1 N R2
Cl
5.1.1.4 鎓盐型
鎓盐类阳离子表面活性性剂是指季铵盐阳离子表面活性剂 中的N原子被替代为其它可携带正电荷的元素如：P、As、 S、I 等时的表面活性剂。
R1 C12H25 P BrR3 S R2 XI H X-
疏水基与阴离子类似为不同碳原子数的碳氢链。
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，
应用范围口益广泛: 杀菌剂、腈纶匀染剂、纤维柔软剂、抗静电剂、浮选剂 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。
§5.1 阳离子表面活性剂概述 §5.1.1 阳离子表面活性剂的分类 §5.1.2 阳离子表面活性剂的性质
5.1.1.2 季铵盐型
R1 | R2-N+-CH3 X| R3
季铵盐
季铵盐与胺盐不同，它在碱性和酸性介质中都能溶解， 且离解为带正电荷的表面活性离子。 季铵盐洗涤能力差但杀菌能力强，在阳离子表面活性剂 中的地位最为重要，产量也最大。
5.1.1.3 杂环型
杂环类阳离子表面活性剂分子中，除碳、氢原子外，还