કેશનિક સર્ફેક્ટન્ટ્સ મુખ્યત્વે નાઇટ્રોજન ધરાવતા કાર્બનિક એમાઇન ડેરિવેટિવ્ઝ છે. તેમના પરમાણુઓમાં નાઇટ્રોજન પરમાણુમાં ઇલેક્ટ્રોનની એક જોડી હોવાથી, તે હાઇડ્રોજન બોન્ડ દ્વારા એસિડ પરમાણુઓમાં હાઇડ્રોજન સાથે જોડાઈ શકે છે, જેના કારણે એમિનો જૂથ હકારાત્મક ચાર્જ વહન કરે છે. તેથી, તેઓ એસિડિક માધ્યમમાં જ સારી સપાટી પ્રવૃત્તિ દર્શાવે છે; આલ્કલાઇન માધ્યમમાં, તેઓ અવક્ષેપિત થાય છે અને તેમની સપાટી પ્રવૃત્તિ ગુમાવે છે. નાઇટ્રોજન ધરાવતા કેશનિક સર્ફેક્ટન્ટ્સ ઉપરાંત, સલ્ફર, ફોસ્ફરસ અને આર્સેનિક જેવા તત્વો ધરાવતા કેશનિક સર્ફેક્ટન્ટ્સનો એક નાનો ભાગ પણ છે.
૧.વિકાસ સ્થિતિ
લાંબા સમયથી ઉદ્યોગમાં કેશનિક સર્ફેક્ટન્ટ્સનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થતો નથી, અને તેમની માંગ વર્ષ-દર-વર્ષે ઝડપથી વધી રહી છે. જો કે, તેમના મુખ્ય ઉપયોગો ફૂગનાશકો, ફાઇબર સોફ્ટનર્સ અને એન્ટિસ્ટેટિક એજન્ટો જેવા ખાસ ઉપયોગમાં હોવાથી, તેમનો ઉપયોગ એનિઓનિક અને નોન-આયોનિક સર્ફેક્ટન્ટ્સની તુલનામાં પ્રમાણમાં ઓછો છે.
કેશનિક સર્ફેક્ટન્ટ્સમાં સામાન્ય રીતે સારા ગુણધર્મો હોય છે જેમ કે ઇમલ્સિફિકેશન, ભીનું કરવું, ધોવા, વંધ્યીકરણ, નરમ પાડવું, એન્ટિસ્ટેટિક અને કાટ વિરોધી. તેમના ખાસ ગુણધર્મો અને ઉપયોગોને કારણે, તેમની પાસે સારી વિકાસ ક્ષમતા છે. જેમ જેમ ઔદ્યોગિક અને નાગરિક ઉપયોગોનો વ્યાપ વધતો રહેશે, તેમ તેમ તેમની જાતો અને માંગ વધતી રહેશે.
2. વર્ગીકરણ
વ્યાપારી મૂલ્ય ધરાવતા મોટાભાગના કેશનિક સર્ફેક્ટન્ટ્સ કાર્બનિક નાઇટ્રોજન સંયોજનોના ડેરિવેટિવ્ઝ છે, જ્યાં નાઇટ્રોજન પરમાણુઓ દ્વારા ધન ચાર્જ વહન કરવામાં આવે છે. કેટલાક નવા પ્રકારના કેશનિક સર્ફેક્ટન્ટ્સ પણ છે જ્યાં ફોસ્ફરસ, સલ્ફર, આયોડિન અને આર્સેનિક જેવા અણુઓ દ્વારા ધન ચાર્જ વહન કરવામાં આવે છે. કેશનિક સર્ફેક્ટન્ટ્સની રાસાયણિક રચના અનુસાર, તેમને મુખ્યત્વે ચાર શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: એમાઇન સોલ્ટ પ્રકાર, ક્વાટર્નરી એમોનિયમ સોલ્ટ પ્રકાર અને હેટરોસાયક્લિક પ્રકાર.
એમાઇન સોલ્ટ-પ્રકારના કેશનિક સર્ફેક્ટન્ટ્સ એ પ્રાથમિક એમાઇન સોલ્ટ, ગૌણ એમાઇન સોલ્ટ અને તૃતીય એમાઇન સોલ્ટ સર્ફેક્ટન્ટ્સ માટેનો સામાન્ય શબ્દ છે. તેમના ગુણધર્મો અત્યંત સમાન છે, અને ઘણા ઉત્પાદનો પ્રાથમિક એમાઇન્સ અને ગૌણ એમાઇન્સનું મિશ્રણ છે. આ પ્રકારનું સર્ફેક્ટન્ટ મુખ્યત્વે ફેટી એમાઇન્સ અને અકાર્બનિક એસિડ દ્વારા બનેલા ક્ષાર છે, અને તે ફક્ત એસિડિક દ્રાવણમાં દ્રાવ્ય છે. આલ્કલાઇન પરિસ્થિતિઓમાં, એમાઇન ક્ષાર સરળતાથી ક્ષાર સાથે પ્રતિક્રિયા આપીને મુક્ત એમાઇન્સ બનાવે છે, જે તેમની દ્રાવ્યતા ઘટાડે છે, આમ તેમના ઉપયોગનો અવકાશ ચોક્કસ હદ સુધી મર્યાદિત કરે છે.
ક્વાર્ટરનરી એમોનિયમ ક્ષાર પ્રકાર
ક્વાર્ટરનરી એમોનિયમ સોલ્ટ-પ્રકારના કેશનિક સર્ફેક્ટન્ટ્સ એ સૌથી મહત્વપૂર્ણ પ્રકારના કેશનિક સર્ફેક્ટન્ટ્સ છે, જેમના ગુણધર્મો અને તૈયારી પદ્ધતિઓ એમાઇન સોલ્ટ-પ્રકારના કેશનિક સર્ફેક્ટન્ટ્સ કરતા અલગ છે. આવા સર્ફેક્ટન્ટ્સ એસિડિક અને આલ્કલાઇન બંને દ્રાવણમાં ઓગળી શકે છે, ઉત્તમ ગુણધર્મો ધરાવે છે અને અન્ય પ્રકારના સર્ફેક્ટન્ટ્સ સાથે સારી સુસંગતતા ધરાવે છે. તેથી, તેમની પાસે પ્રમાણમાં વિશાળ શ્રેણીના ઉપયોગો છે.
Hઇટેરોસાયક્લિક પ્રકાર
કેશનિક સર્ફેક્ટન્ટ પરમાણુઓમાં રહેલા હેટરોસાયક્લિક રિંગ્સ મુખ્યત્વે નાઇટ્રોજન ધરાવતા હોય છે જેમ કે મોર્ફોલિન રિંગ, પાયરિડિન રિંગ, ઇમિડાઝોલ રિંગ, પાઇપરાઝિન રિંગ અને ક્વિનોલિન રિંગ.
૩.સંશ્લેષણ
કેશનિક સર્ફેક્ટન્ટ્સના સંશ્લેષણ માટે મુખ્ય પ્રતિક્રિયા N-આલ્કિલેશન પ્રતિક્રિયા છે. તેમાંથી, જે પ્રતિક્રિયામાં તૃતીય એમાઇન્સ આલ્કીલેટીંગ એજન્ટો સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને ચતુર્થાંશ એમોનિયમ ક્ષાર બનાવે છે તેને ચતુર્થાંશ પ્રતિક્રિયા પણ કહેવામાં આવે છે.
આલ્કિલ ક્વાટર્નરી એમોનિયમ મીઠું
આલ્કિલ ક્વાટર્નરી એમોનિયમ ક્ષાર એ ક્વાટર્નરી એમોનિયમ ક્ષાર-પ્રકારના કેશનિક સર્ફેક્ટન્ટ્સની મહત્વપૂર્ણ જાતોમાંની એક છે, અને તેનો વ્યાપકપણે ફૂગનાશકો, ફાઇબર સોફ્ટનર્સ, મિનરલ ફ્લોટેશન એજન્ટ્સ, ઇમલ્સિફાયર વગેરે તરીકે ઉપયોગ થાય છે. તેમની માળખાકીય વિશેષતા એ છે કે નાઇટ્રોજન અણુ ચાર આલ્કિલ જૂથો સાથે જોડાયેલ છે, એટલે કે, એમોનિયમ આયનના ચારેય હાઇડ્રોજન અણુઓ આલ્કિલ જૂથો દ્વારા બદલવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે, આ આલ્કિલ જૂથોમાંથી ફક્ત એક કે બે લાંબા-સાંકળવાળા હાઇડ્રોકાર્બન આલ્કિલ જૂથો હોય છે, અને બાકીના આલ્કિલ જૂથોમાં એક કે બે કાર્બન પરમાણુ હોય છે. તેમની માળખાકીય લાક્ષણિકતાઓ અનુસાર, આલ્કિલ ક્વાટર્નરી એમોનિયમ ક્ષાર માટે મુખ્યત્વે ત્રણ સંશ્લેષણ પદ્ધતિઓ છે: નીચલા તૃતીય એમાઇન્સ સાથે ઉચ્ચ આલ્કિલ હેલાઇડ્સની પ્રતિક્રિયા દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે, નીચલા આલ્કિલ હેલાઇડ્સ સાથે ઉચ્ચ આલ્કિલ એમાઇન્સની પ્રતિક્રિયા દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે, અને ફોર્માલ્ડિહાઇડ-ફોર્મિક એસિડ પદ્ધતિ દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે.
વિષમ પરમાણુઓ ધરાવતા ચતુર્થાંશ એમોનિયમ ક્ષાર
અહીં હેટરોએટોમ્સ ધરાવતા કહેવાતા ક્વાટર્નરી એમોનિયમ ક્ષાર સામાન્ય રીતે ક્વાટર્નરી એમોનિયમ ક્ષારનો ઉલ્લેખ કરે છે જેમાં તેમની હાઇડ્રોફોબિક હાઇડ્રોકાર્બન સાંકળોમાં O, N અને S જેવા હેટરોએટોમ્સ હોય છે, એટલે કે, સર્ફેક્ટન્ટ્સ જેમાં એમાઇડ બોન્ડ, ઇથર બોન્ડ, એસ્ટર બોન્ડ અથવા તેમના લિપોફિલિક જૂથોમાં થિયોએથર બોન્ડ હોય છે. હાઇડ્રોફિલિક ક્વાટર્નરી એમોનિયમ કેશન જૂથ અને આલ્કિલ હાઇડ્રોફોબિક જૂથ સીધા જોડાયેલા હોવાને બદલે એમાઇડ, એસ્ટર, ઇથર અથવા થિયોએથર જેવા જૂથો દ્વારા જોડાયેલા હોવાથી, કેટલાક લોકો આવા ક્વાટર્નરી એમોનિયમ ક્ષારને પરોક્ષ રીતે જોડાયેલા કેશનિક સર્ફેક્ટન્ટ્સ તરીકે પણ ઓળખે છે.
બેન્ઝીન રિંગ્સ ધરાવતા ક્વાર્ટરરી એમોનિયમ ક્ષાર
આ પ્રકારના સર્ફેક્ટન્ટનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે જીવાણુનાશક, ફોમિંગ એજન્ટ, વેટિંગ એજન્ટ અને ડાઇ ફિક્સિંગ એજન્ટ, વગેરે તરીકે થાય છે. સંશ્લેષણ પ્રક્રિયામાં, સુગંધિત રિંગ્સ રજૂ કરવાની મુખ્ય પદ્ધતિ એ છે કે તૃતીય એમાઇન્સ સાથે પ્રતિક્રિયા આપવા માટે બેન્ઝિલ ક્લોરાઇડનો ઉપયોગ આલ્કાઇલેટીંગ રીએજન્ટ તરીકે થાય છે. બેન્ઝિલ ક્લોરાઇડ ટોલ્યુએનની સાઇડ-ચેઇન ક્લોરીનેશન પ્રતિક્રિયા દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે. બેન્ઝિલ રિંગ પર ક્લોરીનેશન ટાળવા માટે, આ પ્રતિક્રિયા દંતવલ્ક કીટલી અથવા કાચ-લાઇનવાળા ટાવર રિએક્ટરમાં કરવી જરૂરી છે.
હેટરોસાયકલ્સ ધરાવતા ક્વાર્ટરરી એમોનિયમ ક્ષાર
ક્વાટર્નરી એમોનિયમ મીઠાના અણુઓમાં રહેલા હેટરોસાયક્લિક રિંગ્સ મુખ્યત્વે મોર્ફોલિન રિંગ, પાઇપરાઝિન રિંગ, પાયરિડિન રિંગ, ક્વિનોલિન રિંગ અને ઇમિડાઝોલ રિંગ વગેરે છે.
Aખાણ મીઠાનો પ્રકાર
એમાઇન સોલ્ટ-પ્રકારના કેશનિક સર્ફેક્ટન્ટ્સમાં મુખ્યત્વે ત્રણ મુખ્ય શ્રેણીઓનો સમાવેશ થાય છે: લાંબી-સાંકળ આલ્કિલ પ્રાથમિક એમાઇન સોલ્ટ, ગૌણ એમાઇન સોલ્ટ અને તૃતીય એમાઇન સોલ્ટ.
4. અરજી
કેશનિક સર્ફેક્ટન્ટ્સમાં સારા કાર્યો હોય છે જેમ કે વંધ્યીકરણ, નરમ પાડવું,એન્ટિસ્ટેટિક, અને કાટ-રોધક ગુણધર્મો, તેમજ ચોક્કસ પ્રવાહી મિશ્રણ અને ભીનાશ ગુણધર્મો. તેનો ઉપયોગ ઘણીવાર તબક્કા સ્થાનાંતરણ ઉત્પ્રેરક તરીકે પણ થાય છે. જો કે, આ પ્રકારના સર્ફેક્ટન્ટનો ભાગ્યે જ એકલા ડિટર્જન્ટ તરીકે ઉપયોગ થાય છે. કારણ કે જલીય દ્રાવણમાં, ખાસ કરીને આલ્કલાઇન જલીય દ્રાવણમાં ઘણા સબસ્ટ્રેટની સપાટી સામાન્ય રીતે નકારાત્મક ચાર્જ વહન કરે છે. એપ્લિકેશન દરમિયાન, હકારાત્મક ચાર્જ થયેલ સર્ફેક્ટન્ટ સબસ્ટ્રેટ સપાટી પર હાઇડ્રોફિલિક જૂથો સાથે અંદર અને હાઇડ્રોફોબિક જૂથો બહાર ગોઠવાશે, જેનાથી સબસ્ટ્રેટ સપાટી હાઇડ્રોફોબિક બનશે, જે ધોવા માટે અનુકૂળ નથી અને તેની નકારાત્મક અસરો પણ થઈ શકે છે. વધુમાં, આ પ્રકારના સર્ફેક્ટન્ટના મુખ્ય એપ્લિકેશન ક્ષેત્રો અન્ય સર્ફેક્ટન્ટ્સથી અલગ છે, જેનો ઉપયોગ સપાટીના તણાવને ઘટાડવા માટે થાય છે. તેના બદલે, તેઓ અન્ય ખાસ એપ્લિકેશનો માટે તેમની માળખાકીય લાક્ષણિકતાઓનો ઉપયોગ કરે છે.
પોસ્ટ સમય: માર્ચ-૧૯-૨૦૨૬