阳离子表面活性剂.ppt
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一般纤维织物和固体表面均带负电荷，且不用酸性介 质洗涤。当使用阳离子表面活性剂时，它吸附在基质和水 的界面上。由于表面活性剂和基质间具有强烈的静电引力， 亲油基朝向水相，使基质疏水，因此不适用于洗涤。
使用时注意注意事项
它不能与肥皂或其它阴离子表面活性剂共享，否则 将引起阳离子活性物沉淀而失效。 遇到偏硅酸钠、硝酸盐、蛋白质、大部分生物碱羧 甲基纤维素也会发生作用而失效。 阳离子活性剂能与直接染料或萤光染料发生作用， 使织物退色，使用时也要注意。
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。
苄基季铵化的阳离子型表面活性剂具有较强的杀菌消毒作用。
主要有以下品种：
①烷基季铵盐(RNR1R2R3X，R=长链烃基、对烷基苯乙基等； R1、R2、R3=C1～C4的烷基、苄基、羟乙基等。R1、R2、R3可以相 同，也可以不同；X=Cl、Br、I、CH3SO4等)。其中最常用的是 C12～C18烷基三甲基氯(溴)化铵，以及十二烷基二甲基苄基氯化 铵(洁尔灭)、十二烷基二甲基苄基溴化铵(新洁尔灭)等。
最有商业价值的多为含氮化合物，此类化合物 可分为两类：1.胺（铵）盐类 2.氮杂环类。
胺(铵)盐 阳离子表面活性剂 含氮杂环
鎓盐型
R-NH2·HCl
CH3 | R-N+-H Cl| H
烷基吡C| 啶H3盐 R-N+-H Cl|
烷基咪CH唑3 啉盐 CH3 |
R-N+-CH3Cl烷基吗| 啉盐
CH3
第三章 表面活性剂的合成
第一节 阴离子表面活性剂 第二节 阳离子表面活性剂 第三节 两性离子表面活性剂 第四节 非离子表面活性剂 第五节 特殊类型表面活性剂
第二节 阳离子表面活性剂
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。
②双烷基季铵盐(RRNR1R2X)。
③亲水部分和疏水部分通过酰胺、酯、醚等基团来连接的 铵 盐 ， 如 RCONH(CH2)。NR1R2R3X(pamine 类 表 面 活 性 剂 ) ， RO(CH2)nNR1R2R3X，RCOO(CH2)nNR1R2R3X等。
④其它如双季铵盐和多季铵盐等，如迪恩普(DNP)1[N+R2－ (R3OH)2]n·nA－。
阳离子型表面活性剂含一个或两个长链烃疏水 基，亲水基由含N、P、S、I等可携带正电荷的基团 构成。
阳离子表面活性剂概述
1928年，阳离子表面活性剂开始应用，当时用作杀菌剂。 这类表面活性剂价格贵，洗涤能力很低，但近年来产量增长 较快，品种发展迅速，应用范围日益广泛:
杀菌剂、腈纶匀染剂、纤维柔软剂、抗静电剂、浮选剂
伯胺盐 仲胺盐 叔胺盐 季胺盐
一、胺盐型
R-NH3+ Cl- 伯胺盐
无杀菌能力
CH3 |
纤维柔软剂
胺盐型
R-N+-H Cl| H CH3 |
仲胺盐
匀染剂 浮选剂
R-N+-H Cl 叔胺盐
|
CH3
该类产物是弱酸性的盐，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。
1227-Cl国内商品名为“洁而灭”，它是一种非氧化性杀 菌剂，具有广谱、高效的杀菌灭藻能力，并具有一定的分散、 渗透作用和一定的缓蚀作用，因此广泛应用于石油、化工、 电力、纺织等行业的循环冷却水系统中用以控制循环冷却水 系统菌藻滋生。
1227-Br国内商品名为“新洁而灭” ，这是一种很强的阳 离子杀菌剂，在我国使用比较普遍。应用时如掺入少许非离 子活性物．如壬基酚聚氧乙烯醚或胺的氧化物，杀菌作用将 更强。
(3) 烷基化剂中卤素的影响 卤代烷反应的难易与卤素键能的大小有关。烷基化速度
由键能较小的I向键能较大的F递减：I>Br>C1>F
(4) 烷基化剂中烷基的影响 CH3->CH3CH2->(CH3)2CH->(CH3)3C-
(5)溶剂的影响
极性溶剂如甲醇、苯甲醇的存在可促进长链季铵盐的合成。 醇中加入一部分水也可取得良好的结果。 非极性溶剂对反应的影响较小。
其中较为重要的是伯胺的醋酸盐和盐酸盐。
[范例]商品名为Amine的系列烷基胺盐有十 八烷基胺醋酸盐、十六烷基胺醋酸盐、十 二烷基胺醋酸盐等，它们常被用作浮选剂 和防腐剂。
二、季铵盐型
R1 |
R2-N+-CH3 X- 季铵盐
| R3
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。
常见的季铵盐型阳离子表面活性剂
CH3
|
C16H33-N+-CH3 Br－ |
CH3
十二烷基三甲基溴(氯)化铵 (1231 )
十六烷基三甲基溴(氯)化铵 (1631 )
十八烷基三甲基溴(氯)化铵 (1831 )
CH3 | C12H33-N+-CH2C6H5 Br－ | CH3
十二烷基二甲基苄基溴(氯)化铵 (1227)
如时吡间啶下的才能碱完性成(pK这b=一8反.8)应<三。乙醇胺(pKb=3.24)，它在高温和长
(2)空间效应的影响 季铵化的难易也受到空间效应的影响。
单烷基二甲基叔胺的季铵化速率不随链长的增加(C6～C16)而降低 二烷基甲基叔胺，链长对季铵化速率产生一定的影响 三烷基胺烷基碳链的长度则肯定影响其反应速率
a.与卤代烷反应
合来自百度文库方法
主要是N-烷基化反应 季铵化反应
b. 与氯乙醇反应 c. 与环氧乙烷反应
d.高碳卤化物与低碳烷基胺反应
卤代烷与三甲胺 卤代烷与苄基二甲胺 卤代烷与吡啶
烷基取代氯苄与胺
影响因素
(1)胺类碱性的强弱 一般胺类的碱性强，其亲核性也强，季铵化反应容易进
行，反应速率快。 pKb<6的胺在室温下与CH3I反应，易于生成季铵盐； pKb在6～10的胺在加热的条件下才能生成季铵盐； pKb>10的胺在醇中加热至沸也不会生成季铵盐。
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。
特殊性能
(1)杀菌剂 其水溶液有很强的杀菌能力，因此常用作消毒、杀菌剂。
(2)抗静电剂 当其吸附在纤维表面形成定向吸附膜后，中和了纤维
表面带有的负电荷，减少了因摩擦产生的自由电子，因而 具有较好的抗静电性能。 (3)不适用于洗涤
使用时注意注意事项
它不能与肥皂或其它阴离子表面活性剂共享，否则 将引起阳离子活性物沉淀而失效。 遇到偏硅酸钠、硝酸盐、蛋白质、大部分生物碱羧 甲基纤维素也会发生作用而失效。 阳离子活性剂能与直接染料或萤光染料发生作用， 使织物退色，使用时也要注意。
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。
苄基季铵化的阳离子型表面活性剂具有较强的杀菌消毒作用。
主要有以下品种：
①烷基季铵盐(RNR1R2R3X，R=长链烃基、对烷基苯乙基等； R1、R2、R3=C1～C4的烷基、苄基、羟乙基等。R1、R2、R3可以相 同，也可以不同；X=Cl、Br、I、CH3SO4等)。其中最常用的是 C12～C18烷基三甲基氯(溴)化铵，以及十二烷基二甲基苄基氯化 铵(洁尔灭)、十二烷基二甲基苄基溴化铵(新洁尔灭)等。
最有商业价值的多为含氮化合物，此类化合物 可分为两类：1.胺（铵）盐类 2.氮杂环类。
胺(铵)盐 阳离子表面活性剂 含氮杂环
鎓盐型
R-NH2·HCl
CH3 | R-N+-H Cl| H
烷基吡C| 啶H3盐 R-N+-H Cl|
烷基咪CH唑3 啉盐 CH3 |
R-N+-CH3Cl烷基吗| 啉盐
CH3
第三章 表面活性剂的合成
第一节 阴离子表面活性剂 第二节 阳离子表面活性剂 第三节 两性离子表面活性剂 第四节 非离子表面活性剂 第五节 特殊类型表面活性剂
第二节 阳离子表面活性剂
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。
②双烷基季铵盐(RRNR1R2X)。
③亲水部分和疏水部分通过酰胺、酯、醚等基团来连接的 铵 盐 ， 如 RCONH(CH2)。NR1R2R3X(pamine 类 表 面 活 性 剂 ) ， RO(CH2)nNR1R2R3X，RCOO(CH2)nNR1R2R3X等。
④其它如双季铵盐和多季铵盐等，如迪恩普(DNP)1[N+R2－ (R3OH)2]n·nA－。
阳离子型表面活性剂含一个或两个长链烃疏水 基，亲水基由含N、P、S、I等可携带正电荷的基团 构成。
阳离子表面活性剂概述
1928年，阳离子表面活性剂开始应用，当时用作杀菌剂。 这类表面活性剂价格贵，洗涤能力很低，但近年来产量增长 较快，品种发展迅速，应用范围日益广泛:
杀菌剂、腈纶匀染剂、纤维柔软剂、抗静电剂、浮选剂
伯胺盐 仲胺盐 叔胺盐 季胺盐
一、胺盐型
R-NH3+ Cl- 伯胺盐
无杀菌能力
CH3 |
纤维柔软剂
胺盐型
R-N+-H Cl| H CH3 |
仲胺盐
匀染剂 浮选剂
R-N+-H Cl 叔胺盐
|
CH3
该类产物是弱酸性的盐，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。
1227-Cl国内商品名为“洁而灭”，它是一种非氧化性杀 菌剂，具有广谱、高效的杀菌灭藻能力，并具有一定的分散、 渗透作用和一定的缓蚀作用，因此广泛应用于石油、化工、 电力、纺织等行业的循环冷却水系统中用以控制循环冷却水 系统菌藻滋生。
1227-Br国内商品名为“新洁而灭” ，这是一种很强的阳 离子杀菌剂，在我国使用比较普遍。应用时如掺入少许非离 子活性物．如壬基酚聚氧乙烯醚或胺的氧化物，杀菌作用将 更强。
(3) 烷基化剂中卤素的影响 卤代烷反应的难易与卤素键能的大小有关。烷基化速度
由键能较小的I向键能较大的F递减：I>Br>C1>F
(4) 烷基化剂中烷基的影响 CH3->CH3CH2->(CH3)2CH->(CH3)3C-
(5)溶剂的影响
极性溶剂如甲醇、苯甲醇的存在可促进长链季铵盐的合成。 醇中加入一部分水也可取得良好的结果。 非极性溶剂对反应的影响较小。
其中较为重要的是伯胺的醋酸盐和盐酸盐。
[范例]商品名为Amine的系列烷基胺盐有十 八烷基胺醋酸盐、十六烷基胺醋酸盐、十 二烷基胺醋酸盐等，它们常被用作浮选剂 和防腐剂。
二、季铵盐型
R1 |
R2-N+-CH3 X- 季铵盐
| R3
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。
常见的季铵盐型阳离子表面活性剂
CH3
|
C16H33-N+-CH3 Br－ |
CH3
十二烷基三甲基溴(氯)化铵 (1231 )
十六烷基三甲基溴(氯)化铵 (1631 )
十八烷基三甲基溴(氯)化铵 (1831 )
CH3 | C12H33-N+-CH2C6H5 Br－ | CH3
十二烷基二甲基苄基溴(氯)化铵 (1227)
如时吡间啶下的才能碱完性成(pK这b=一8反.8)应<三。乙醇胺(pKb=3.24)，它在高温和长
(2)空间效应的影响 季铵化的难易也受到空间效应的影响。
单烷基二甲基叔胺的季铵化速率不随链长的增加(C6～C16)而降低 二烷基甲基叔胺，链长对季铵化速率产生一定的影响 三烷基胺烷基碳链的长度则肯定影响其反应速率
a.与卤代烷反应
合来自百度文库方法
主要是N-烷基化反应 季铵化反应
b. 与氯乙醇反应 c. 与环氧乙烷反应
d.高碳卤化物与低碳烷基胺反应
卤代烷与三甲胺 卤代烷与苄基二甲胺 卤代烷与吡啶
烷基取代氯苄与胺
影响因素
(1)胺类碱性的强弱 一般胺类的碱性强，其亲核性也强，季铵化反应容易进
行，反应速率快。 pKb<6的胺在室温下与CH3I反应，易于生成季铵盐； pKb在6～10的胺在加热的条件下才能生成季铵盐； pKb>10的胺在醇中加热至沸也不会生成季铵盐。
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。
特殊性能
(1)杀菌剂 其水溶液有很强的杀菌能力，因此常用作消毒、杀菌剂。
(2)抗静电剂 当其吸附在纤维表面形成定向吸附膜后，中和了纤维
表面带有的负电荷，减少了因摩擦产生的自由电子，因而 具有较好的抗静电性能。 (3)不适用于洗涤