Катыённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы — гэта ў асноўным азотазмяшчальныя арганічныя вытворныя амінаў. Паколькі атам азоту ў іх малекулах змяшчае няпоўную пару электронаў, ён можа злучацца з вадародам у малекулах кіслаты праз вадародныя сувязі, у выніку чаго амінагрупа нясе станоўчы зарад. Такім чынам, яны праяўляюць добрую павярхоўную актыўнасць толькі ў кіслым асяроддзі; у шчолачным асяроддзі яны, як правіла, выпадаюць у асадак і губляюць сваю павярхоўную актыўнасць. Акрамя азотазмяшчальных катыённых павярхоўна-актыўных рэчываў, існуе таксама невялікая частка катыённых павярхоўна-актыўных рэчываў, якія змяшчаюць такія элементы, як сера, фосфар і мыш'як.
1. Стан распрацоўкі
Катыённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы доўгі час не атрымлівалі шырокага прымянення ў прамысловасці, і попыт на іх хутка расце з году ў год. Аднак, паколькі іх асноўнае прымяненне - гэта спецыяльныя задачы, такія як фунгіцыды, змякчальнікі валокнаў і антыстатыкі, іх выкарыстанне адносна меншае ў параўнанні з аніённымі і неіённымі павярхоўна-актыўнымі рэчывамі.
Катыённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы звычайна валодаюць добрымі ўласцівасцямі, такімі як эмульгацыя, змочванне, мыццё, стэрылізацыя, размякчэнне, антыстатыка і антыкаразійнасць. Дзякуючы сваім асаблівым уласцівасцям і прымяненню, яны маюць добры патэнцыял развіцця. Па меры пашырэння сферы прамысловага і грамадзянскага прымянення іх разнастайнасць і попыт будуць працягваць расці.
2. Класіфікацыя
Большасць катыённых павярхоўна-актыўных рэчываў, якія маюць камерцыйную каштоўнасць, з'яўляюцца вытворнымі арганічных азотных злучэнняў, у якіх станоўчы зарад нясуць атамы азоту. Існуюць таксама некаторыя новыя тыпы катыённых павярхоўна-актыўных рэчываў, у якіх станоўчы зарад нясуць такія атамы, як фосфар, сера, ёд і мыш'як. У адпаведнасці з хімічнай структурай катыённых павярхоўна-актыўных рэчываў іх можна ў асноўным падзяліць на чатыры катэгорыі: тып солі аміна, тып солі чацвярцічнага амонію і тып гетэрацыклічнага тыпу.
Катыённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы тыпу солі амінаў — гэта агульны тэрмін для павярхоўна-актыўных рэчываў першаснай солі амінаў, другаснай солі амінаў і трацічнай солі амінаў. Іх уласцівасці надзвычай падобныя, і многія прадукты ўяўляюць сабой сумесі першасных і другасных амінаў. Гэты тып павярхоўна-актыўных рэчываў у асноўным складаецца з соляў, утвораных тлустымі амінамі і неарганічнымі кіслотамі, і растваральны толькі ў кіслых растворах. У шчолачных умовах солі амінаў лёгка рэагуюць са шчолачамі, утвараючы свабодныя аміны, што зніжае іх растваральнасць, тым самым да пэўнай ступені абмяжоўваючы сферу іх прымянення.
Тып чацвярцічнай амоніевай солі
Катыённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы тыпу чацвярцічных амоніевых соляў з'яўляюцца найважнейшым тыпам катыённых павярхоўна-актыўных рэчываў, уласцівасці і метады атрымання якіх адрозніваюцца ад уласцівасцей і метадаў атрымання соляў тыпу амінаў. Такія павярхоўна-актыўныя рэчывы могуць растварацца як у кіслых, так і ў шчолачных растворах, валодаюць шэрагам выдатных уласцівасцей і добра сумяшчальныя з іншымі тыпамі павярхоўна-актыўных рэчываў. Такім чынам, яны маюць адносна шырокі спектр прымянення.
Hэтэрацыклічнага тыпу
Гетэрацыклічныя кольцы, якія змяшчаюцца ў малекулах катыённых павярхоўна-актыўных рэчываў, у асноўным з'яўляюцца азотазмяшчальнымі, такімі як марфалінавае кольца, пірыдзінавае кольца, імідазольнае кольца, піперазінавае кольца і хіналінавае кольца.
3. Сінтэз
Асноўнай рэакцыяй сінтэзу катыённых павярхоўна-актыўных рэчываў з'яўляецца рэакцыя N-алкіліравання. Сярод іх рэакцыя, у якой троесныя аміны рэагуюць з алкілуючымі агентамі з утварэннем чацвярцічных амоніевых соляў, таксама называецца рэакцыяй кватернізацыі.
Алкіл чацвярцічная амоніевая соль
Алкіл чацвярцічныя амоніевыя солі з'яўляюцца адной з важных разнавіднасцяў катыённых павярхоўна-актыўных рэчываў тыпу чацвярцічных амоніевых соляў і шырока выкарыстоўваюцца ў якасці фунгіцыдаў, змякчальнікаў валокнаў, мінеральных флотацыйных агентаў, эмульгатараў і г.д. Іх структурная асаблівасць заключаецца ў тым, што атам азоту звязаны з чатырма алкільнымі групамі, гэта значыць усе чатыры атамы вадароду іона амонія заменены алкільнымі групамі. Звычайна толькі адна або дзве з гэтых алкільных груп з'яўляюцца доўгаланцуговымі вуглевадароднымі алкільнымі групамі, а астатнія алкільныя групы маюць адзін або два атамы вугляроду. У залежнасці ад іх структурных характарыстык існуюць тры асноўныя метады сінтэзу алкіл чацвярцічных амоніевых соляў: атрыманне рэакцыяй вышэйшых алкілгалогенідаў з ніжэйшымі троеснымі амінамі, атрыманне рэакцыяй вышэйшых алкіламінаў з ніжэйшымі алкілгалогенідамі і атрыманне метадам фармальдэгіду і мурашынай кіслаты.
Чацвярцічныя амоніевыя солі, якія змяшчаюць гетэраатамы
Так званыя чацвярцічныя солі амонія, якія змяшчаюць гетэраатамы, тут звычайна адносяцца да чацвярцічных соляў амонія, якія ўтрымліваюць гетэраатамы, такія як O, N і S, у сваіх гідрафобных вуглевадародных ланцугах, гэта значыць павярхоўна-актыўных рэчываў, якія ўтрымліваюць амідныя сувязі, эфірныя сувязі, складаныя эфірныя сувязі або тыаэфірныя сувязі ў сваіх ліпафільных групах. Паколькі гідрафільная катыённая група чацвярцічнага амонія і алкільная гідрафобная група злучаны праз такія групы, як амідная, складаная, складаная або тыаэфірная, а не непасрэдна, некаторыя людзі таксама называюць такія чацвярцічныя солі амонія ўскосна звязанымі катыённымі павярхоўна-актыўнымі рэчывамі.
Чацвярцічныя амоніевыя солі, якія змяшчаюць бензольныя кольцы
Гэты тып павярхоўна-актыўнага рэчыва ў асноўным выкарыстоўваецца ў якасці бактэрыцыду, пенаўтваральніка, змочвальніка і фіксатара фарбавальнікаў, сярод іншага. У працэсе сінтэзу асноўным метадам увядзення араматычных кольцаў з'яўляецца выкарыстанне бензілхларыду ў якасці алкілуючага рэагента для рэакцыі з трацічнымі амінамі. Бензілхларыд атрымліваюць рэакцыяй хларавання бакавога ланцуга талуолу. Каб пазбегнуць хларавання бензольнага кольца, гэтую рэакцыю неабходна праводзіць у эмаляваным катле або рэактары са шкляной эмаляванай вежай.
Чацвярцічныя амоніевыя солі, якія змяшчаюць гетэрацыклы
Гетэрацыклічныя кольцы, якія змяшчаюцца ў малекулах чацвярцічных амоніевых соляў, у асноўным уяўляюць сабой марфалінавае кольца, піперазінавае кольца, пірыдзінавае кольца, хіналінавае кольца і імідазольнае кольца і г.д.
Aтып шахтнай солі
Катыённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы тыпу соляў амінаў у асноўным ўключаюць тры асноўныя катэгорыі: солі першасных амінаў з доўгім ланцугом алкілу, солі другасных амінаў і солі трацічных амінаў.
4. Прыкладанне
Катыённыя павярхоўна-актыўныя рэчывы маюць добрыя функцыі, такія як стэрылізацыя, змякчэнне,антыстатычны, а таксама антыкаразійныя ўласцівасці, а таксама некаторыя эмульсійныя і змочвальныя ўласцівасці. Яны таксама часта выкарыстоўваюцца ў якасці каталізатараў фазавага пераносу. Аднак гэты тып павярхоўна-актыўнага рэчыва рэдка выкарыстоўваецца асобна ў якасці мыйнага сродку. Паколькі паверхня многіх субстратаў у водных растворах, асабліва ў шчолачных водных растворах, звычайна нясе адмоўны зарад. Падчас нанясення станоўча зараджанае павярхоўна-актыўнае рэчыва размяшчаецца на паверхні субстрата гідрафільнымі групамі ўнутр, а гідрафобнымі групамі вонкі, робячы паверхню субстрата гідрафобнай, што не спрыяе мыццю і нават можа мець негатыўныя наступствы. Акрамя таго, асноўныя вобласці прымянення гэтага тыпу павярхоўна-актыўных рэчываў адрозніваюцца ад іншых павярхоўна-актыўных рэчываў, якія выкарыстоўваюцца для зніжэння павярхоўнага нацяжэння. Замест гэтага яны выкарыстоўваюць свае структурныя характарыстыкі для іншых спецыяльных ужыванняў.
Час публікацыі: 19 сакавіка 2026 г.