Katjonaj surfaktantoj estas ĉefe nitrogen-entenantaj organikaj aminaj derivaĵoj. Ĉar la nitrogena atomo en iliaj molekuloj enhavas solan paron da elektronoj, ĝi povas kombiniĝi kun la hidrogeno en acidaj molekuloj per hidrogenaj ligoj, kaŭzante ke la amino-grupo portas pozitivan ŝargon. Tial, ili montras bonan surfacan aktivecon nur en acidaj medioj; en alkalaj medioj, ili emas precipitiĝi kaj perdi sian surfacan aktivecon. Aldone al nitrogen-entenantaj katjonaj surfaktantoj, ekzistas ankaŭ malgranda parto de katjonaj surfaktantoj enhavantaj elementojn kiel sulfuro, fosforo kaj arseniko.
1. Evolua stato
Katjonaj surfaktantoj ne estis vaste uzataj en la industrio dum longa tempo, kaj ilia postulo kreskas rapide jaron post jaro. Tamen, ĉar iliaj ĉefaj aplikoj estas en specialaj uzoj kiel fungicidoj, fibromoligiloj kaj antistatikaj agentoj, ilia uzo estas relative malpli granda kompare kun anjonaj kaj nejonaj surfaktantoj.
Katjonaj surfaktantoj ĝenerale havas bonajn ecojn kiel emulsiigon, malsekigon, lavadon, steriligon, moligon, kontraŭstatikajn kaj kontraŭkorodajn ecojn. Pro siaj specialaj ecoj kaj aplikoj, ili havas bonan disvolviĝan potencialon. Ĉar la amplekso de industriaj kaj civilaj aplikoj daŭre vastiĝas, iliaj varioj kaj postulo daŭre pliiĝos.
2. Klasifiko
Plej multaj katjonaj surfaktantoj kun komerca valoro estas derivaĵoj de organikaj nitrogenaj kombinaĵoj, kie la pozitiva ŝargo estas portata de nitrogenatomoj. Ekzistas ankaŭ kelkaj novaj tipoj de katjonaj surfaktantoj, kie la pozitiva ŝargo estas portata de atomoj kiel fosforo, sulfuro, jodo kaj arseno. Laŭ la kemia strukturo de katjonaj surfaktantoj, ili povas esti ĉefe dividitaj en kvar kategoriojn: amina salo, kvaternara amonia salo kaj heterocikla tipo.
Katjonaj surfaktantoj de tipo amina salo estas ĝenerala termino por surfaktantoj de tipo primara amina salo, sekundara amina salo, kaj terciara amina salo. Iliaj ecoj estas ekstreme similaj, kaj multaj produktoj estas miksaĵoj de primaraj aminoj kaj sekundaraj aminoj. Ĉi tiu tipo de surfaktanto estas ĉefe saloj formitaj de grasaj aminoj kaj neorganikaj acidoj, kaj estas solvebla nur en acidaj solvaĵoj. Sub alkalaj kondiĉoj, aminaj saloj facile reagas kun alkaloj por formi liberajn aminojn, kio reduktas ilian solveblecon, tiel limigante ilian aplikokampon ĝis ia grado.
Katjonaj surfaktantoj de la tipo Kvaternara amonia salo estas la plej grava tipo de katjonaj surfaktantoj, kun ecoj kaj preparmetodoj malsamaj ol tiuj de aminaj salo-tipaj. Tiaj surfaktantoj povas solviĝi en kaj acidaj kaj alkalaj solvaĵoj, posedas serion da bonegaj ecoj, kaj havas bonan kongruecon kun aliaj specoj de surfaktantoj. Tial, ili havas relative larĝan gamon da aplikoj.
Heterocikla tipo
La heterociklaj ringoj enhavitaj en katjonaj surfaktant-molekuloj estas ĉefe nitrogen-entenantaj, kiel ekzemple morfolina ringo, piridina ringo, imidazola ringo, piperazina ringo kaj kvinolina ringo.
3. Sintezo
La ĉefa reakcio por sintezi katjonajn surfaktantojn estas la N-alkiliga reakcio. Inter ili, la reakcio en kiu terciaraj aminoj reagas kun alkiligaj agentoj por formi kvaternarajn amoniajn salojn ankaŭ nomiĝas kvaterniga reakcio.
Alkil-kvaternara amonia salo
Alkilaj kvaternaraj amoniaj saloj estas unu el la gravaj variaĵoj de kvaternaraj amoniaj sal-tipaj katjonaj surfaktantoj, kaj estas vaste uzataj kiel fungicidoj, fibromoligiloj, mineralaj flosadagentoj, emulsiigiloj, ktp. Ilia struktura trajto estas, ke la nitrogena atomo estas ligita kun kvar alkilaj grupoj, tio estas, ĉiuj kvar hidrogenaj atomoj de la amonia jono estas anstataŭigitaj per alkilaj grupoj. Kutime, nur unu aŭ du el ĉi tiuj alkilaj grupoj estas longĉenaj hidrokarbonaj alkilaj grupoj, kaj la ceteraj alkilaj grupoj havas unu aŭ du karbonajn atomojn. Laŭ iliaj strukturaj karakterizaĵoj, ekzistas ĉefe tri sintezaj metodoj por alkilaj kvaternaraj amoniaj saloj: preparitaj per la reakcio de pli altaj alkilaj halogenidoj kun pli malaltaj terciaraj aminoj, preparitaj per la reakcio de pli altaj alkilaj aminoj kun pli malaltaj alkilaj halogenidoj, kaj preparitaj per la formaldehida-formika acida metodo.
Kvaternaraj amoniaj saloj enhavantaj heteroatomojn
La tiel nomataj kvaternaraj amoniaj saloj enhavantaj heteroatomojn ĉi tie ĝenerale rilatas al kvaternaraj amoniaj saloj, kiuj enhavas heteroatomojn kiel O, N kaj S en siaj hidrofobaj hidrokarbonaj ĉenoj, tio estas, surfaktantoj, kiuj enhavas amidajn ligojn, eterajn ligojn, esterajn ligojn aŭ tioeterajn ligojn en siaj lipofilaj grupoj. Ĉar la hidrofila kvaternara amonia katjona grupo kaj la alkil-hidrofoba grupo estas konektitaj per grupoj kiel amido, estero, etero aŭ tioetero anstataŭ esti rekte ligitaj, iuj homoj ankaŭ nomas tiajn kvaternaraj amoniajn salojn nerekte ligitaj katjonaj surfaktantoj.
Kvaternaraj amoniaj saloj enhavantaj benzenajn ringojn
Ĉi tiu tipo de surfaktanto estas ĉefe uzata kiel baktericido, ŝaŭmiga agento, malsekigilo kaj tinkturfiksigilo, inter aliaj. En la sinteza procezo, la ĉefa metodo por enkonduki aromajn ringojn estas uzi benzilan kloridon kiel alkiligan reakciilon por reagi kun terciaraj aminoj. Benzila klorido estas preparata per la flankĉena kloriga reakcio de tolueno. Por eviti klorigon sur la benzena ringo, ĉi tiu reakcio devas esti efektivigita en emajla kaldrono aŭ vitrokovrita tura reaktoro.
Kvaternaraj amoniaj saloj enhavantaj heterociklojn
La heterociklaj ringoj enhavitaj en kvaternaraj amoniaj salmolekuloj estas ĉefe morfolina ringo, piperazina ringo, piridina ringo, kinolina ringo kaj imidazola ringo, ktp.
Atipo de mina salo
Aminsal-specaj katjonaj surfaktantaĵoj ĉefe inkluzivas tri ĉefajn kategoriojn: longĉenajn alkilajn primarajn aminsalojn, sekundarajn aminsalojn kaj terciarajn aminsalojn.
4. Apliko
Katjonaj surfaktantoj havas bonajn funkciojn kiel steriligo, moligo,antistatika, kaj kontraŭkorodajn ecojn, same kiel certajn emulsiigajn kaj malsekigajn ecojn. Ili ankaŭ ofte estas uzataj kiel faztransigaj kataliziloj. Tamen, ĉi tiu tipo de surfaktanto malofte estas uzata sola kiel lesivo. Ĉar la surfaco de multaj substratoj en akvaj solvaĵoj, precipe en alkalaj akvaj solvaĵoj, kutime portas negativan ŝargon. Dum apliko, la pozitive ŝargita surfaktanto aranĝiĝos sur la substrata surfaco kun la hidrofilaj grupoj internen kaj la hidrofobaj grupoj eksteren, igante la substratan surfacon hidrofoba, kio ne favoras lavadon kaj eĉ povas havi negativajn efikojn. Krome, la ĉefaj aplikaj kampoj de ĉi tiu tipo de surfaktanto diferencas de aliaj surfakantoj, kiuj estas uzataj por redukti surfacan tension. Anstataŭe, ili utiligas siajn strukturajn karakterizaĵojn por aliaj specialaj aplikoj.
Afiŝtempo: 19-a de marto 2026