תכונות ומאפיינים של שני חומרים פעילי שטח קטיוניים

המטען של חומרים פעילי שטח קטיוניים הפוך מזה של חומרים פעילי שטח אניוניים, ולכן חומרים פעילי שטח קטיוניים נקראים לעתים קרובות "סבונים הפוכים". מבחינת המבנה הכימי שלהם, יש להם לפחות קבוצה הידרופובית ארוכת שרשרת אחת וקבוצה הידרופילית טעונה חיובית אחת. הקבוצות ההידרופוביות ארוכות השרשרת נגזרות בדרך כלל מחומצות שומן או כימיקלים נפטיים, ולכן אמינים שומניים הם חומרי גלם חשובים לחומרים פעילי שטח קטיוניים. לחומרים פעילי שטח קטיוניים יש יכולת ניקוי מוגבלת, אך תכונותיהם האנטיבקטריאליות והזיקה שלהם לספיחה על משטחים קשים בולטות למדי. בקוסמטיקה, הם משמשים בדרך כלל כמרככי שיער, קוטלי פטריות, בקטריוסטטים, מרככים ותוספים נגד עששת וכו'.

1. מלח אמין שומני

אמינים שומניים הם בעיקרם בסיסים אורגניים. הם אינם טעונים בתמיסות ניטרליות, חסרי פעילות שטח קטיונית בשלב זה, והם ליפופיליים כאשר ה-pH גבוה מ-7. מלחי אמין שלישוניים המתקבלים על ידי ניטרול עם חומצות אנאורגניות או אורגניות הם בעלי מסיסות מספקת והם מוכרים במלואם כחומרים פעילי שטח קטיוניים יעילים. מלחים אורגניים בדרך כלל מסיסים יותר במים מאשר מלחים אנאורגניים. הם משמשים לעתים רחוקות בניסוחים של דטרגנטים וחומרי ניקוי.

קטיוני מלח אמוניום לא-רביעוניים רגישים מאוד ל-pH, יונים רב-ערכיים ואלקטרוליטים. אמינים אתוקסילציה, המיוצרים על ידי אתוקסילציה של אמינים שומניים, הם חומרים פעילי שטח שיכולים להיות תואמים לחומרים פעילי שטח קטיוניים לאחר כוונון ה-pH ובעלי יכולת דטרגנטית טובה. כאשר אמינים שומניים מנוטרלים עם חומצה סליצילית אוαחומצה כלורובנזואית, ניתן לשפר את תפקודן האנטי-פטרייתי. תרכובות אמוניום רבעוניות בקרב אמינים שומניים הן הסוג הנפוץ ביותר של חומרים פעילי שטח קטיוניים.

למלחי אמוניום רבעוניים יש יציבות טובה בסביבה חומצית או בסיסית (מתחת ל-100°ג). המסיסות של מלחי אמוניום רבעוניים קשורה לאורך שרשרת האלקיל; ככל שהשרשרת ארוכה יותר, כך המסיסות במים נמוכה יותר. מלחי אמוניום רבעוניים C16-C18 מונואלקיל טרימתיל מסיסים בצורה גרועה במים, מסיסים בממסים פולריים, ואינם מסיסים בממסים לא פולריים. מלחי אמוניום רבעוניים דיאלקיל דימתיל מסיסים בממסים לא פולריים ואינם מסיסים במים.

התפקידים המיוחדים של מלחי אמוניום רבעוניים טמונים בספיחתם על משטחים בעלי מטען שלילי ובהשפעותיהם החיידקיות והחיטוייות. חשוב ביותר לציין כי שילוב עם חומרים פעילי שטח אניוניים, תחמוצות, מי חמצן, סיליקטים, כסף חנקתי, נתרן ציטרט, נתרן טרטרט, בורקס, קאולין, חלבונים וכמה פולימרים צפוי להפחית את כוחם החיידקי או לגרום לעכירות.

מסיסותם של מלחי אמוניום רביעיים של אלקיל קשורה לקבוצות הידרופיליות; ככל שיש יותר קבוצות הידרופיליות, כך מסיסות המים טובה יותר. תמיסה מימית של 5% איזופרופנול או תמיסה מימית של 10% מסה היא בעלת pH של 6-9. יש להם יציבות כימית טובה, עמידות לאור, חום, חומצות חזקות ואלקליות חזקות, והם בעלי חדירות, תכונות אנטי-סטטיות, השפעות חיידקיות (כאשר C12-C16 הן היעילות ביותר) ועיכוב קורוזיה מעולה. למלחי אמוניום רביעיים של אלקיל דימתיל יש שתי קבוצות אלקיל ארוכות שרשרת כקבוצות הידרופוביות, המציגות רכות טובה, תכונות אנטי-סטטיות, יכולת חיידקית מסוימת, כמו גם השפעות הרטבה ואמולסיה טובות. הם פחות מגרים ממלחי אמוניום רביעיים של אלקיל טרימתיל, מראים תכונות קטיוניות תחת חומצות חלשות ויוצרים תרכובות לא יוניות בתנאים ניטרליים ובסיסיים.

2. מלח אלקיל אימידזולין

אלקיל אימידזולין הוא תוצר הנוצר מתגובה של חומצות שומן ואתילינדיאמינים מוחלפים. האמיד אתילאמין מיוצר על ידי חימום (בדרך כלל בטמפרטורה של 220~240℃) מומר לאלקיל אימידזולין.

אלקיל אימידזולין הוא אמין שלישוני מונוציקלי אורגני והוא בסיס בינוני-חזק. זהו חומר פעיל שטח קטיוני טיפוסי שיכול להיספג היטב על משטחים טעונים שליליים, כגון שיער, עור, שיניים, זכוכית, נייר, סיבים, מתכות וחומרים המכילים סיליקון. מלחים הנוצרים עם חומצות מסיסות במים נוטים ליצור ג'לים בריכוזים גבוהים. אצטט, ניקוטינט, פוספט וסולפט מסיסים במים, בעוד שמלחי חומצות השומן ארוכות השרשרת שלהם מסיסים בשמן. יש לו יציבות אחסון טובה בתנאי עמידות לחות, אך גבישים עשויים לשקוע לאחר אחסון לטווח ארוך או אחסון בסביבות טמפרטורה נמוכה, והוא יכול לחזור למצב אחיד כאשר מתחמם ומערבב. מגע עם מים או לחות יגרום בהדרגה להידרוליזה, וישנה את תפקידיו. חימום לטווח ארוך, גם כאשר הטמפרטורה עולה ל-165 מעלות צלזיוס.℃, לא ישפיע על יציבותו, אך הצבע ישתנה. ראוי לציין שמאחר ואלקיל אימידזולין הוא בסיס בעל עוצמה בינונית-חזקה, הוא מגרה מאוד את העור והעיניים, בעוד שמלחי אלקיל אימידזולין הפחיתו משמעותית את הגירוי.