कॅटायनिक सर्फॅक्टंट्स हे प्रामुख्याने नायट्रोजनयुक्त सेंद्रिय अमाइन डेरिव्हेटिव्ह्ज आहेत. त्यांच्या रेणूंमधील नायट्रोजन अणूमध्ये इलेक्ट्रॉनची एकटी जोडी असल्यामुळे, तो हायड्रोजन बंधांद्वारे आम्लाच्या रेणूंमधील हायड्रोजनशी संयोग करू शकतो, ज्यामुळे अमाइनो गटावर धन प्रभार येतो. त्यामुळे, ते केवळ आम्लधर्मी माध्यमातच चांगली पृष्ठक्रियाशीलता दर्शवतात; अल्कधर्मी माध्यमात, ते अवक्षेपित होतात आणि त्यांची पृष्ठक्रियाशीलता गमावतात. नायट्रोजनयुक्त कॅटायनिक सर्फॅक्टंट्स व्यतिरिक्त, सल्फर, फॉस्फरस आणि आर्सेनिक यांसारखे घटक असलेले कॅटायनिक सर्फॅक्टंट्स देखील अल्प प्रमाणात आढळतात.
१. विकासाची स्थिती
कॅटायनिक सर्फॅक्टंट्सचा उद्योगात फार पूर्वीपासून व्यापकपणे वापर केला जात नाही, आणि त्यांची मागणी वर्षानुवर्षे झपाट्याने वाढत आहे. तथापि, त्यांचे मुख्य उपयोग बुरशीनाशके, फायबर सॉफ्टनर्स आणि अँटीस्टॅटिक एजंट्स यांसारख्या विशेष वापरांमध्ये होत असल्यामुळे, ॲनायनिक आणि नॉन-आयनिक सर्फॅक्टंट्सच्या तुलनेत त्यांचा वापर तुलनेने कमी आहे.
कॅटायनिक सर्फॅक्टंट्समध्ये सामान्यतः पायसीकरण, ओलावा देणे, धुलाई, निर्जंतुकीकरण, मऊ करणे, स्थिरविद्युतरोधक आणि गंजरोधक असे चांगले गुणधर्म असतात. त्यांच्या विशेष गुणधर्मांमुळे आणि उपयोगांमुळे, त्यांच्यामध्ये विकासाची मोठी क्षमता आहे. औद्योगिक आणि नागरी उपयोगांची व्याप्ती जसजशी विस्तारत जाईल, तसतसे त्यांचे प्रकार आणि मागणी वाढत जाईल.
२. वर्गीकरण
व्यावसायिक मूल्य असलेले बहुतेक कॅटायनिक सर्फॅक्टंट्स हे सेंद्रिय नायट्रोजन संयुगांचे व्युत्पन्न आहेत, ज्यात धन प्रभार नायट्रोजन अणूंद्वारे वाहून नेला जातो. कॅटायनिक सर्फॅक्टंट्सचे काही नवीन प्रकार देखील आहेत, ज्यात धन प्रभार फॉस्फरस, सल्फर, आयोडीन आणि आर्सेनिक यांसारख्या अणूंद्वारे वाहून नेला जातो. कॅटायनिक सर्फॅक्टंट्सच्या रासायनिक संरचनेनुसार, त्यांचे मुख्यत्वे चार श्रेणींमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते: अमाइन सॉल्ट प्रकार, क्वार्टर्नरी अमोनियम सॉल्ट प्रकार आणि हेटेरोसायक्लिक प्रकार.
अमाइन सॉल्ट-प्रकारचे कॅटायनिक सर्फॅक्टंट्स ही प्राथमिक अमाइन सॉल्ट, द्वितीयक अमाइन सॉल्ट आणि तृतीयक अमाइन सॉल्ट सर्फॅक्टंट्ससाठी वापरली जाणारी एक सामान्य संज्ञा आहे. त्यांचे गुणधर्म अत्यंत समान असतात आणि अनेक उत्पादने ही प्राथमिक अमाइन व द्वितीयक अमाइन यांचे मिश्रण असतात. या प्रकारचे सर्फॅक्टंट हे प्रामुख्याने फॅटी अमाइन आणि अजैविक आम्लांपासून तयार झालेले क्षार असतात आणि ते केवळ आम्लयुक्त द्रावणांमध्येच विरघळतात. अल्कधर्मी परिस्थितीत, अमाइन सॉल्ट्स अल्कलींसोबत सहजपणे अभिक्रिया करून मुक्त अमाइन तयार करतात, ज्यामुळे त्यांची विद्राव्यता कमी होते आणि परिणामी त्यांच्या वापराची व्याप्ती काही प्रमाणात मर्यादित होते.
क्वाटरनरी अमोनियम सॉल्ट प्रकार
क्वाटरनरी अमोनियम सॉल्ट-प्रकारचे कॅटायनिक सर्फॅक्टंट्स हे कॅटायनिक सर्फॅक्टंट्सचा सर्वात महत्त्वाचा प्रकार आहेत, ज्यांचे गुणधर्म आणि तयार करण्याच्या पद्धती अमाइन सॉल्ट-प्रकारच्या सर्फॅक्टंट्सपेक्षा भिन्न असतात. असे सर्फॅक्टंट्स आम्लधर्मी आणि अल्कधर्मी दोन्ही द्रावणांमध्ये विरघळू शकतात, त्यांच्यात अनेक उत्कृष्ट गुणधर्म असतात आणि ते इतर प्रकारच्या सर्फॅक्टंट्ससोबत चांगली सुसंगतता दर्शवतात. त्यामुळे, त्यांचा उपयोग तुलनेने विस्तृत क्षेत्रात होतो.
Hइटेरोसायक्लिक प्रकार
कॅटायोनिक सर्फॅक्टंट रेणूंमध्ये असलेले हेटरोसायक्लिक रिंग प्रामुख्याने नायट्रोजनयुक्त असतात, जसे की मॉर्फोलिन रिंग, पायरीडिन रिंग, इमिडाझोल रिंग, पायपेराझिन रिंग आणि क्विनोलिन रिंग.
३. संश्लेषण
कॅटायनिक सर्फॅक्टंट्सच्या संश्लेषणासाठीची मुख्य अभिक्रिया म्हणजे एन-अल्किलेशन अभिक्रिया होय. त्यांपैकी, ज्या अभिक्रियेमध्ये टर्शियरी अमाईन्स अल्किलेटिंग एजंट्ससोबत अभिक्रिया करून क्वार्टर्नरी अमोनियम सॉल्ट्स तयार करतात, त्या अभिक्रियेला क्वार्टरनायझेशन अभिक्रिया असेही म्हणतात.
अल्काइल क्वाटरनरी अमोनियम सॉल्ट
अल्काइल क्वाटरनरी अमोनियम सॉल्ट्स हे क्वाटरनरी अमोनियम सॉल्ट-प्रकारच्या कॅटायनिक सर्फॅक्टंट्सच्या महत्त्वाच्या प्रकारांपैकी एक आहेत आणि त्यांचा वापर बुरशीनाशके, फायबर सॉफ्टनर्स, मिनरल फ्लोटेशन एजंट्स, इमल्सिफायर्स इत्यादींमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. त्यांचे संरचनात्मक वैशिष्ट्य असे आहे की नायट्रोजन अणू चार अल्काइल गटांशी जोडलेला असतो, म्हणजेच अमोनियम आयनच्या चारही हायड्रोजन अणूंची जागा अल्काइल गटांनी घेतलेली असते. सामान्यतः, या अल्काइल गटांपैकी फक्त एक किंवा दोनच लांब-साखळी हायड्रोकार्बन अल्काइल गट असतात आणि उर्वरित अल्काइल गटांमध्ये एक किंवा दोन कार्बन अणू असतात. त्यांच्या संरचनात्मक वैशिष्ट्यांनुसार, अल्काइल क्वाटरनरी अमोनियम सॉल्ट्सच्या संश्लेषणाच्या मुख्यत्वे तीन पद्धती आहेत: उच्च अल्काइल हॅलाइड्सची निम्न टर्शियरी अमाईन्ससोबत अभिक्रिया करून, उच्च अल्काइल अमाईन्सची निम्न अल्काइल हॅलाइड्ससोबत अभिक्रिया करून आणि फॉर्मल्डिहाइड-फॉर्मिक ॲसिड पद्धतीने तयार करणे.
विषम अणू असलेले चतुर्ध्रुवीय अमोनियम क्षार
येथे विषम अणू असलेले तथाकथित चतुर्ध्रुवीय अमोनियम क्षार सामान्यतः अशा चतुर्ध्रुवीय अमोनियम क्षारांना सूचित करतात ज्यांच्या हायड्रोफोबिक हायड्रोकार्बन साखळ्यांमध्ये O, N, आणि S सारखे विषम अणू असतात, म्हणजेच, असे सर्फॅक्टंट्स ज्यांच्या लिपोफिलिक गटांमध्ये अमाइड बंध, ईथर बंध, एस्टर बंध किंवा थायोईथर बंध असतात. हायड्रोफिलिक चतुर्ध्रुवीय अमोनियम कॅटायन गट आणि अल्काइल हायड्रोफोबिक गट थेट जोडलेले नसून अमाइड, एस्टर, ईथर किंवा थायोईथर सारख्या गटांद्वारे जोडलेले असल्यामुळे, काही लोक अशा चतुर्ध्रुवीय अमोनियम क्षारांना अप्रत्यक्षपणे जोडलेले कॅटायनिक सर्फॅक्टंट्स असेही संबोधतात.
बेंझिन रिंग असलेले चतुर्ध्रुवीय अमोनियम क्षार
या प्रकारचा सर्फॅक्टंट प्रामुख्याने जीवाणूनाशक, फेनकारक, ओलावा देणारा घटक आणि रंग स्थिर करणारा घटक म्हणून वापरला जातो. संश्लेषण प्रक्रियेमध्ये, ऍरोमॅटिक रिंग्ज समाविष्ट करण्याची मुख्य पद्धत म्हणजे तृतीयक अमाइनसोबत अभिक्रिया करण्यासाठी बेंझिल क्लोराइडचा अल्कायलेटिंग अभिकर्मक म्हणून वापर करणे. बेंझिल क्लोराइड टोल्युइनच्या साइड-चेन क्लोरीनीकरण अभिक्रियेद्वारे तयार केला जातो. बेंझिन रिंगवर क्लोरीनीकरण टाळण्यासाठी, ही अभिक्रिया एनॅमल किटली किंवा ग्लास-लाइन्ड टॉवर रिऍक्टरमध्ये करणे आवश्यक असते.
हेटेरोसायकल असलेले चतुर्ध्रुवीय अमोनियम क्षार
क्वाटरनरी अमोनियम सॉल्टच्या रेणूंमध्ये असलेल्या हेटेरोसायक्लिक रिंग्जमध्ये प्रामुख्याने मॉर्फोलिन रिंग, पायपेराझिन रिंग, पायरीडिन रिंग, क्विनोलिन रिंग आणि इमिडाझोल रिंग इत्यादींचा समावेश असतो.
Aखाणीतील मिठाचा प्रकार
अमाइन सॉल्ट-प्रकारच्या कॅटायनिक सर्फॅक्टंट्समध्ये प्रामुख्याने तीन प्रमुख श्रेणींचा समावेश होतो: दीर्घ-शृंखला अल्काइल प्राथमिक अमाइन सॉल्ट, दुय्यम अमाइन सॉल्ट आणि तृतीयक अमाइन सॉल्ट.
४. अर्ज
कॅटायोनिक सर्फॅक्टंट्समध्ये निर्जंतुकीकरण, मऊ करणे यांसारखे चांगले गुणधर्म असतात.अँटीस्टॅटिकआणि गंज-प्रतिरोधक गुणधर्म, तसेच काही विशिष्ट पायसीकरण (इमल्सिफायिंग) आणि ओलावा देणारे (वेटिंग) गुणधर्म. त्यांचा उपयोग अनेकदा फेज ट्रान्सफर कॅटॅलिस्ट म्हणूनही केला जातो. तथापि, या प्रकारचा सर्फॅक्टंट डिटर्जंट म्हणून क्वचितच एकटा वापरला जातो. कारण जलीय द्रावणांमध्ये, विशेषतः अल्कधर्मी जलीय द्रावणांमध्ये, अनेक सब्सट्रेट्सच्या पृष्ठभागावर सामान्यतः ऋण प्रभार असतो. वापरादरम्यान, धन प्रभारित सर्फॅक्टंट सब्सट्रेटच्या पृष्ठभागावर हायड्रोफिलिक गट आतल्या बाजूला आणि हायड्रोफोबिक गट बाहेरच्या बाजूला अशाप्रकारे रचला जातो, ज्यामुळे सब्सट्रेटचा पृष्ठभाग हायड्रोफोबिक बनतो, जे धुण्यासाठी अनुकूल नसते आणि त्याचे नकारात्मक परिणाम देखील होऊ शकतात. याव्यतिरिक्त, या प्रकारच्या सर्फॅक्टंटची मुख्य उपयोग क्षेत्रे, पृष्ठताण कमी करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या इतर सर्फॅक्टंट्सपेक्षा वेगळी आहेत. त्याऐवजी, ते त्यांच्या संरचनात्मक वैशिष्ट्यांचा उपयोग इतर विशेष अनुप्रयोगांसाठी करतात.
पोस्ट करण्याची वेळ: १९ मार्च २०२६