Kationiese oppervlakaktiewe stowwe is hoofsaaklik stikstofbevattende organiese amienderivate. Aangesien die stikstofatoom in hul molekules 'n alleenstaande elektronpaar bevat, kan dit met die waterstof in suurmolekules deur waterstofbindings verbind, wat veroorsaak dat die aminogroep 'n positiewe lading dra. Daarom toon hulle slegs goeie oppervlakaktiwiteit in suur media; in alkaliese media is hulle geneig om te presipiteer en hul oppervlakaktiwiteit te verloor. Benewens stikstofbevattende kationiese oppervlakaktiewe stowwe, is daar ook 'n klein gedeelte van kationiese oppervlakaktiewe stowwe wat elemente soos swael, fosfor en arseen bevat.
1. Ontwikkelingsstatus
Kationiese oppervlakaktiewe stowwe word al lank nie wyd in die industrie gebruik nie, en die vraag na hulle groei jaar na jaar vinnig. Omdat hulle hooftoepassings egter spesiale gebruike soos swamdoders, veselversagters en antistatiese middels is, is hulle gebruik relatief minder in vergelyking met anioniese en nie-ioniese oppervlakaktiewe stowwe.
Kationiese oppervlakaktiewe stowwe het oor die algemeen goeie eienskappe soos emulsifisering, benatting, was, sterilisasie, versagting, antistaties en anti-korrosie. As gevolg van hul spesiale eienskappe en toepassings, het hulle goeie ontwikkelingspotensiaal. Namate die omvang van industriële en siviele toepassings aanhou uitbrei, sal hul variëteite en vraag aanhou toeneem.
2. Klassifikasie
Die meeste kationiese oppervlakaktiewe stowwe met kommersiële waarde is derivate van organiese stikstofverbindings, waar die positiewe lading deur stikstofatome gedra word. Daar is ook 'n paar nuwe tipes kationiese oppervlakaktiewe stowwe waar die positiewe lading deur atome gedra word, soos fosfor, swael, jodium en arseen. Volgens die chemiese struktuur van kationiese oppervlakaktiewe stowwe kan hulle hoofsaaklik in vier kategorieë verdeel word: amiensouttipe, kwaternêre ammoniumsouttipe en heterosikliese tipe.
Amiensout-tipe kationiese oppervlakaktiewe stowwe is 'n algemene term vir primêre amiensout, sekondêre amiensout en tersiêre amiensout oppervlakaktiewe stowwe. Hul eienskappe is baie soortgelyk, en baie produkte is mengsels van primêre amiene en sekondêre amiene. Hierdie tipe oppervlakaktiewe stof is hoofsaaklik soute wat gevorm word deur vetterige amiene en anorganiese sure, en is slegs oplosbaar in suur oplossings. Onder alkaliese toestande reageer amiensoute maklik met alkalieë om vrye amiene te vorm, wat hul oplosbaarheid verminder en sodoende hul toepassingsgebied tot 'n sekere mate beperk.
Kwaternêre ammoniumsout-tipe kationiese oppervlakaktiewe stowwe is die belangrikste tipe kationiese oppervlakaktiewe stowwe, met eienskappe en bereidingsmetodes wat verskil van dié van amiensout-tipe stowwe. Sulke oppervlakaktiewe stowwe kan in beide suur en alkaliese oplossings oplos, beskik oor 'n reeks uitstekende eienskappe en het goeie versoenbaarheid met ander tipes oppervlakaktiewe stowwe. Daarom het hulle 'n relatief wye reeks toepassings.
Heterosikliese tipe
Die heterosikliese ringe wat in kationiese oppervlakaktiewe molekules voorkom, is hoofsaaklik stikstofbevattende ringe soos die morfolienring, piridienring, imidasoolring, piperasienring en kinolienring.
3. Sintese
Die hoofreaksie vir die sintese van kationiese oppervlakaktiewe stowwe is die N-alkileringsreaksie. Onder hulle word die reaksie waarin tersiêre amiene met alkileringsmiddels reageer om kwaternêre ammoniumsoute te vorm ook kwaterniseringsreaksie genoem.
Alkiel kwaternêre ammoniumsout
Alkiel kwaternêre ammoniumsoute is een van die belangrike variëteite van kwaternêre ammoniumsout-tipe kationiese oppervlakaktiewe middels, en word wyd gebruik as swamdoders, veselversagters, minerale flotasiemiddels, emulgeermiddels, ens. Hul strukturele kenmerk is dat die stikstofatoom met vier alkielgroepe verbind is, dit wil sê, al vier waterstofatome van die ammoniumioon word deur alkielgroepe vervang. Gewoonlik is slegs een of twee van hierdie alkielgroepe langketting-koolwaterstofalkielgroepe, en die oorblywende alkielgroepe het een of twee koolstofatome. Volgens hul strukturele eienskappe is daar hoofsaaklik drie sintesemetodes vir alkiel kwaternêre ammoniumsoute: voorberei deur die reaksie van hoër alkielhaliede met laer tersiêre amiene, voorberei deur die reaksie van hoër alkielamiene met laer alkielhaliede, en voorberei deur die formaldehied-mieresuurmetode.
Kwaternêre ammoniumsoute wat heteroatome bevat
Die sogenaamde kwaternêre ammoniumsoute wat heteroatome bevat, verwys hier gewoonlik na kwaternêre ammoniumsoute wat heteroatome soos O, N en S in hul hidrofobiese koolwaterstofkettings bevat, dit wil sê oppervlakaktiewe stowwe wat amiedbindings, eterbindings, esterbindings of tio-eterbindings in hul lipofiele groepe bevat. Aangesien die hidrofiliese kwaternêre ammoniumkatioongroep en die alkielhidrofobiese groep deur groepe soos amied, ester, eter of tio-eter verbind is eerder as om direk gekoppel te wees, verwys sommige mense ook na sulke kwaternêre ammoniumsoute as indirek gekoppelde kationiese oppervlakaktiewe stowwe.
Kwaternêre ammoniumsoute wat benseenringe bevat
Hierdie tipe oppervlakaktiewe middel word hoofsaaklik as 'n bakteriedoder, skuimmiddel, benattingsmiddel en kleurstoffikseringsmiddel gebruik, onder andere. In die sinteseproses is die hoofmetode vir die invoer van aromatiese ringe om bensielchloried as 'n alkileringsreagens te gebruik om met tersiêre amiene te reageer. Bensielchloried word voorberei deur die sykettingchloreringsreaksie van tolueen. Om chlorering op die benseenring te vermy, moet hierdie reaksie in 'n emaljeketel of 'n glasgevoerde toringreaktor uitgevoer word.
Kwaternêre ammoniumsoute wat heterosikliese verbindings bevat
Die heterosikliese ringe wat in kwaternêre ammoniumsoutmolekules voorkom, is hoofsaaklik morfolienring, piperasienring, piridienring, kinolienring en imidasoolring, ens.
Amyn sout tipe
Amiensout-tipe kationiese oppervlakaktiewe stowwe sluit hoofsaaklik drie hoofkategorieë in: langketting-alkiel primêre amiensoute, sekondêre amiensoute en tersiêre amiensoute.
4. Toepassing
Kationiese oppervlakaktiewe stowwe het goeie funksies soos sterilisasie, versagting,antistaties, en anti-korrosie eienskappe, sowel as sekere emulgeer- en benattingseienskappe. Hulle word ook dikwels as fase-oordragkatalisators gebruik. Hierdie tipe oppervlakaktiewe middel word egter selde alleen as 'n skoonmaakmiddel gebruik. Omdat die oppervlak van baie substrate in waterige oplossings, veral in alkaliese waterige oplossings, gewoonlik 'n negatiewe lading dra. Tydens toediening sal die positief gelaaide oppervlakaktiewe middel op die substraatoppervlak rangskik met die hidrofiliese groepe na binne en die hidrofobiese groepe na buite, wat die substraatoppervlak hidrofobies maak, wat nie bevorderlik is vir was nie en selfs negatiewe effekte kan hê. Boonop verskil die hoof toepassingsvelde van hierdie tipe oppervlakaktiewe middel van ander oppervlakaktiewe stowwe, wat gebruik word om oppervlakspanning te verminder. In plaas daarvan gebruik hulle hul strukturele eienskappe vir ander spesiale toepassings.
Plasingstyd: 19 Maart 2026