Катјонските сурфактанти се главно органски амински деривати што содржат азот. Бидејќи атомот на азот во нивните молекули содржи осамен пар електрони, тој може да се соедини со водородот во киселинските молекули преку водородни врски, предизвикувајќи амино групата да носи позитивен полнеж. Затоа, тие покажуваат добра површинска активност само во кисели средини; во алкални средини, тие имаат тенденција да се таложат и да ја изгубат својата површинска активност. Покрај катјонските сурфактанти што содржат азот, постои и мал дел од катјонските сурфактанти што содржат елементи како што се сулфур, фосфор и арсен.
1. Статус на развој
Катјонските сурфактанти долго време не се користат широко во индустријата, а нивната побарувачка брзо расте од година во година. Сепак, бидејќи нивната главна примена е во посебни намени како што се фунгициди, омекнувачи на влакна и антистатички агенси, нивната употреба е релативно помала во споредба со анјонските и нејонските сурфактанти.
Катјонските сурфактанти генерално имаат добри својства како што се емулгирање, навлажнување, перење, стерилизација, омекнување, антистатичко дејство и антикорозивно дејство. Поради нивните посебни својства и примени, тие имаат добар потенцијал за развој. Со проширувањето на обемот на индустриската и цивилната примена, нивните видови и побарувачка ќе продолжат да се зголемуваат.
2. Класификација
Повеќето катјонски сурфактанти со комерцијална вредност се деривати на органски азотни соединенија, каде што позитивниот полнеж го носат атоми на азот. Исто така, постојат некои нови видови катјонски сурфактанти каде што позитивниот полнеж го носат атоми како што се фосфор, сулфур, јод и арсен. Според хемиската структура на катјонските сурфактанти, тие главно може да се поделат во четири категории: тип на аминска сол, тип на кватернерна амониумска сол и хетероцикличен тип.
Катјонските сурфактанти од типот на аминска сол се општ термин за сурфактанти од примарна аминска сол, секундарна аминска сол и терцијарна аминска сол. Нивните својства се исклучително слични, а многу производи се мешавини од примарни амини и секундарни амини. Овој тип на сурфактант е главно составен од соли формирани од масни амини и неоргански киселини и е растворлив само во кисели раствори. Под алкални услови, аминските соли лесно реагираат со алкалии и формираат слободни амини, што ја намалува нивната растворливост, со што го ограничува нивниот опсег на примена до одреден степен.
Квартернарен тип на амониумска сол
Кватернерните амониумови соли од типот на катјонски сурфактанти се најважниот тип на катјонски сурфактанти, чии својства и методи на подготовка се различни од оние на аминските соли. Ваквите сурфактанти можат да се растворат и во кисели и во алкални раствори, поседуваат низа одлични својства и имаат добра компатибилност со други видови сурфактанти. Затоа, тие имаат релативно широк опсег на примена.
Hетероцикличен тип
Хетероцикличните прстени содржани во молекулите на катјонските сурфактанти се главно прстени што содржат азот, како што се морфолински прстен, пиридински прстен, имидазолен прстен, пиперазински прстен и хинолин прстен.
3. Синтеза
Главната реакција за синтетизирање на катјонски сурфактанти е реакцијата на N-алкилација. Меѓу нив, реакцијата во која терцијарните амини реагираат со алкилирачки агенси за да формираат кватернарни амониумови соли се нарекува и реакција на кватернизација.
Алкил кватернерна амониумова сол
Алкил кватернерните амониумови соли се еден од важните видови катјонски сурфактанти од типот на кватернерни амониумови соли и се широко користени како фунгициди, омекнувачи на влакна, минерални флотациски средства, емулгатори итн. Нивната структурна карактеристика е што атомот на азот е поврзан со четири алкил групи, односно сите четири атоми на водород на амониумовиот јон се заменети со алкил групи. Обично, само една или две од овие алкил групи се долговерижни јаглеводородни алкил групи, а преостанатите алкил групи имаат еден или два јаглеродни атоми. Според нивните структурни карактеристики, постојат главно три методи на синтеза на алкил кватернерни амониумови соли: подготвени со реакција на повисоки алкил халиди со пониски терцијарни амини, подготвени со реакција на повисоки алкил амини со пониски алкил халиди и подготвени со методот на формалдехид-мравја киселина.
Квартернарни амониумови соли што содржат хетероатоми
Таканаречените кватернерни амониумови соли што содржат хетероатоми овде генерално се однесуваат на кватернерни амониумови соли што содржат хетероатоми како што се O, N и S во нивните хидрофобни јаглеводородни ланци, односно сурфактанти што содржат амидни врски, етерски врски, естерски врски или тиоетерски врски во нивните липофилни групи. Бидејќи хидрофилната кватернерна амониумова катјонска група и алкилната хидрофобна група се поврзани преку групи како што се амид, естер, етер или тиоетер, наместо да бидат директно поврзани, некои луѓе ги нарекуваат таквите кватернерни амониумови соли и индиректно поврзани катјонски сурфактанти.
Квартернарни амониумови соли што содржат бензенски прстени
Овој тип на сурфактант главно се користи како бактерицид, средство за пенење, средство за влажнење и средство за фиксирање на боја, меѓу другото. Во процесот на синтеза, главниот метод за воведување на ароматични прстени е користење на бензил хлорид како алкилирачки реагенс за реакција со терцијарни амини. Бензил хлоридот се добива со реакција на хлорирање на страничен ланец на толуен. За да се избегне хлорирање на бензенскиот прстен, оваа реакција треба да се спроведе во емајлиран котел или во реактор со стаклена обвивка.
Квартернарни амониумови соли што содржат хетероцикли
Хетероцикличните прстени содржани во молекулите на кватернерни амониумови соли се главно морфолински прстен, пиперазински прстен, пиридински прстен, хинолин прстен и имидазолен прстен, итн.
Aруднички тип на сол
Катјонските сурфактанти од типот на амински соли главно вклучуваат три главни категории: долговерижни алкилни примарски амински соли, секундарни амински соли и терцијарни амински соли.
4. Апликација
Катјонските сурфактанти имаат добри функции како што се стерилизација, омекнување,антистатик, и антикорозивни својства, како и одредени емулгирачки и навлажнувачки својства. Тие исто така често се користат како катализатори за фазен трансфер. Сепак, овој тип на сурфактант ретко се користи сам како детергент. Бидејќи површината на многу супстрати во водени раствори, особено во алкални водни раствори, обично носи негативен полнеж. За време на апликацијата, позитивно наелектризираниот сурфактант ќе се распореди на површината на супстратот со хидрофилните групи навнатре и хидрофобните групи нанадвор, правејќи ја површината на супстратот хидрофобна, што не е погодно за перење и може дури и да има негативни ефекти. Покрај тоа, главните полиња на примена на овој тип на сурфактант се различни од другите сурфактанти, кои се користат за намалување на површинскиот напон. Наместо тоа, тие ги користат своите структурни карактеристики за други посебни апликации.
Време на објавување: 19 март 2026 година