კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ძირითადად აზოტის შემცველი ორგანული ამინის წარმოებულებია. რადგან მათ მოლეკულებში აზოტის ატომი შეიცავს ელექტრონების ერთ წყვილს, მას შეუძლია მჟავა მოლეკულებში წყალბადთან შეერთება წყალბადური ბმების მეშვეობით, რაც იწვევს ამინოჯგუფის დადებით მუხტს. ამიტომ, ისინი კარგ ზედაპირულ აქტივობას მხოლოდ მჟავე გარემოში ავლენენ; ტუტე გარემოში კი, ისინი მიდრეკილნი არიან დალექვისა და ზედაპირული აქტივობის დაკარგვისკენ. აზოტის შემცველი კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების გარდა, არსებობს კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების მცირე ნაწილი, რომელიც შეიცავს ისეთ ელემენტებს, როგორიცაა გოგირდი, ფოსფორი და დარიშხანი.
1. განვითარების სტატუსი
კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები დიდი ხანია ფართოდ არ გამოიყენება ინდუსტრიაში და მათზე მოთხოვნა წლიდან წლამდე სწრაფად იზრდება. თუმცა, რადგან მათი ძირითადი გამოყენება სპეციალური დანიშნულებით ხორციელდება, როგორიცაა ფუნგიციდები, ბოჭკოების დამარბილებლები და ანტისტატიკური საშუალებები, მათი გამოყენება შედარებით ნაკლებია ანიონურ და არაიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებთან შედარებით.
კათიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს, როგორც წესი, აქვთ კარგი თვისებები, როგორიცაა ემულსიფიკაცია, დასველება, რეცხვა, სტერილიზაცია, დარბილება, ანტისტატიკური და ანტიკოროზიული მოქმედება. მათი განსაკუთრებული თვისებებისა და გამოყენების გამო, მათ აქვთ განვითარების კარგი პოტენციალი. რადგან სამრეწველო და სამოქალაქო გამოყენების მასშტაბები აგრძელებს გაფართოებას, მათი მრავალფეროვნება და მოთხოვნა კვლავ გაიზრდება.
2. კლასიფიკაცია
კომერციული ღირებულების მქონე კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების უმეტესობა ორგანული აზოტის ნაერთების წარმოებულებია, სადაც დადებით მუხტს აზოტის ატომები ატარებენ. ასევე არსებობს კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების რამდენიმე ახალი ტიპი, სადაც დადებით მუხტს ატარებენ ატომები, როგორიცაა ფოსფორი, გოგირდი, იოდი და დარიშხანი. კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ქიმიური სტრუქტურის მიხედვით, ისინი ძირითადად შეიძლება დაიყოს ოთხ კატეგორიად: ამინის მარილის ტიპი, მეოთხეული ამონიუმის მარილის ტიპი და ჰეტეროციკლური ტიპი.
ამინის მარილის ტიპის კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ზოგადი ტერმინია პირველადი ამინის მარილის, მეორადი ამინის მარილის და მესამეული ამინის მარილის ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებისთვის. მათი თვისებები ძალიან მსგავსია და ბევრი პროდუქტი წარმოადგენს პირველადი და მეორადი ამინების ნარევს. ამ ტიპის ზედაპირულად აქტიური ნივთიერება ძირითადად შედგება ცხიმოვანი ამინებისა და არაორგანული მჟავების მიერ წარმოქმნილი მარილებისგან და ხსნადია მხოლოდ მჟავე ხსნარებში. ტუტე პირობებში, ამინის მარილები ადვილად რეაგირებენ ტუტეებთან თავისუფალი ამინების წარმოსაქმნელად, რაც ამცირებს მათ ხსნადობას და გარკვეულწილად ზღუდავს მათი გამოყენების ფარგლებს.
მეოთხეული ამონიუმის მარილის ტიპი
მეოთხეული ამონიუმის მარილის ტიპის კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების უმნიშვნელოვანესი სახეობაა, რომელთა თვისებები და მომზადების მეთოდები განსხვავდება ამინის მარილებისგან. ასეთ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს შეუძლიათ გახსნან როგორც მჟავე, ასევე ტუტე ხსნარებში, გააჩნიათ შესანიშნავი თვისებების სერია და კარგი თავსებადობა სხვა ტიპის ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებთან. ამიტომ, მათ შედარებით ფართო გამოყენების სპექტრი აქვთ.
Hეთეროციკლური ტიპი
კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების მოლეკულებში შემავალი ჰეტეროციკლური რგოლები ძირითადად აზოტის შემცველია, როგორიცაა მორფოლინის რგოლი, პირიდინის რგოლი, იმიდაზოლის რგოლი, პიპერაზინის რგოლი და ქინოლინის რგოლი.
3. სინთეზი
კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების სინთეზირების მთავარი რეაქციაა N-ალკილირების რეაქცია. მათ შორის, რეაქციას, რომლის დროსაც მესამეული ამინები რეაგირებენ ალკილირების აგენტებთან მეოთხეული ამონიუმის მარილების წარმოქმნით, ასევე ეწოდება კვატერნიზაციის რეაქცია.
ალკილის მეოთხეული ამონიუმის მარილი
ალკილის მეოთხეული ამონიუმის მარილები მეოთხეული ამონიუმის მარილის ტიპის კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი სახეობაა და ფართოდ გამოიყენება როგორც ფუნგიციდები, ბოჭკოების დამარბილებლები, მინერალური ფლოტაციური აგენტები, ემულგატორები და ა.შ. მათი სტრუქტურული თავისებურება ის არის, რომ აზოტის ატომი დაკავშირებულია ოთხ ალკილის ჯგუფთან, ანუ ამონიუმის იონის ოთხივე წყალბადის ატომი ჩანაცვლებულია ალკილის ჯგუფებით. როგორც წესი, ამ ალკილის ჯგუფებიდან მხოლოდ ერთი ან ორია გრძელჯაჭვიანი ნახშირწყალბადის ალკილის ჯგუფები, ხოლო დანარჩენ ალკილის ჯგუფებს აქვთ ერთი ან ორი ნახშირბადის ატომი. მათი სტრუქტურული მახასიათებლების მიხედვით, ალკილის მეოთხეული ამონიუმის მარილების სინთეზის ძირითადად სამი მეთოდი არსებობს: მიიღება უმაღლესი ალკილის ჰალოგენიდების ქვედა მესამეულ ამინებთან რეაქციით, მზადდება უმაღლესი ალკილის ამინების ქვედა ალკილის ჰალოგენიდებთან რეაქციით და მზადდება ფორმალდეჰიდ-ჭიანჭველმჟავას მეთოდით.
ჰეტეროატომების შემცველი მეოთხეული ამონიუმის მარილები
აქ ჰეტეროატომების შემცველი ე.წ. მეოთხეული ამონიუმის მარილები ზოგადად აღნიშნავს მეოთხეულ ამონიუმის მარილებს, რომლებიც ჰიდროფობულ ნახშირწყალბადურ ჯაჭვებში შეიცავენ ისეთ ჰეტეროატომებს, როგორიცაა O, N და S, ანუ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს, რომლებიც ლიპოფილურ ჯგუფებში შეიცავენ ამიდურ ბმებს, ეთერულ ბმებს, ეთერულ ბმებს ან თიოეთერულ ბმებს. ვინაიდან ჰიდროფილური მეოთხეული ამონიუმის კათიონის ჯგუფი და ალკილის ჰიდროფობიური ჯგუფი დაკავშირებულია ისეთი ჯგუფებით, როგორიცაა ამიდი, ეთერი, ეთერი ან თიოეთერი და არა პირდაპირ დაკავშირებული, ზოგიერთი ადამიანი ასეთ მეოთხეულ ამონიუმის მარილებს ასევე ირიბად დაკავშირებულ კათიონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს უწოდებს.
ბენზოლის რგოლების შემცველი მეოთხეული ამონიუმის მარილები
ამ ტიპის ზედაპირულად აქტიური ნივთიერება ძირითადად გამოიყენება, როგორც ბაქტერიციდი, ქაფის გამომწვევი აგენტი, დამასველებელი აგენტი და საღებავის დამაფიქსირებელი აგენტი. სინთეზის პროცესში, არომატული რგოლების შეყვანის ძირითადი მეთოდია ბენზილქლორიდის გამოყენება ალკილირების რეაგენტის სახით მესამეულ ამინებასთან რეაგირებისთვის. ბენზილქლორიდი მიიღება ტოლუოლის გვერდითი ჯაჭვის ქლორირების რეაქციით. ბენზოლის რგოლზე ქლორირების თავიდან ასაცილებლად, ეს რეაქცია უნდა ჩატარდეს მინანქრის ქვაბში ან მინისებრ კოშკურ რეაქტორში.
ჰეტეროციკლების შემცველი მეოთხეული ამონიუმის მარილები
მეოთხეული ამონიუმის მარილის მოლეკულებში შემავალი ჰეტეროციკლური რგოლები ძირითადად მორფოლინის რგოლია, პიპერაზინის რგოლი, პირიდინის რგოლი, ქინოლინის რგოლი და იმიდაზოლის რგოლი და ა.შ.
Aმაღაროს მარილის ტიპი
ამინის მარილის ტიპის კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ძირითადად სამ ძირითად კატეგორიას მიეკუთვნება: გრძელჯაჭვიანი ალკილის პირველადი ამინის მარილები, მეორადი ამინის მარილები და მესამეული ამინის მარილები.
4. განაცხადი
კათიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ასრულებენ ისეთ კარგ ფუნქციებს, როგორიცაა სტერილიზაცია, დარბილება დაანტისტატიკურიდა ანტიკოროზიული თვისებები, ასევე გარკვეული ემულსიფიკაციის და დასველების თვისებები. ისინი ასევე ხშირად გამოიყენება ფაზის გადაცემის კატალიზატორებად. თუმცა, ამ ტიპის ზედაპირულად აქტიური ნივთიერება იშვიათად გამოიყენება დამოუკიდებლად, როგორც სარეცხი საშუალება. რადგან წყალხსნარებში, განსაკუთრებით ტუტე წყალხსნარებში, მრავალი სუბსტრატის ზედაპირი, როგორც წესი, უარყოფით მუხტს ატარებს. გამოყენების დროს, დადებითად დამუხტული ზედაპირულად აქტიური ნივთიერება სუბსტრატის ზედაპირზე განლაგდება ჰიდროფილური ჯგუფებით შიგნით და ჰიდროფობიური ჯგუფებით გარეთ, რაც სუბსტრატის ზედაპირს ჰიდროფობულს ხდის, რაც არ არის ხელსაყრელი გარეცხვისთვის და შეიძლება უარყოფითი ეფექტებიც კი ჰქონდეს. გარდა ამისა, ამ ტიპის ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების ძირითადი გამოყენების სფეროები განსხვავდება სხვა ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებისგან, რომლებიც გამოიყენება ზედაპირული დაჭიმულობის შესამცირებლად. ამის ნაცვლად, ისინი იყენებენ მათ სტრუქტურულ მახასიათებლებს სხვა სპეციალური გამოყენებისთვის.
გამოქვეყნების დრო: 2026 წლის 19 მარტი