Катјонски сурфактанти су углавном органски амински деривати који садрже азот. Пошто атом азота у њиховим молекулима садржи усамљени електронски пар, он се може комбиновати са водоником у киселим молекулима путем водоничних веза, узрокујући да амино група носи позитивно наелектрисање. Стога, они показују добру површинску активност само у киселим срединама; у алкалним срединама, имају тенденцију да се таложе и губе површинску активност. Поред катјонских сурфактанта који садрже азот, постоји и мали део катјонских сурфактанта који садрже елементе као што су сумпор, фосфор и арсен.
1. Статус развоја
Катјонски сурфактанти се дуго нису широко користили у индустрији, а њихова потражња је брзо расла из године у годину. Међутим, пошто су њихове главне примене у посебним сврхама као што су фунгициди, омекшивачи влакана и антистатици, њихова употреба је релативно мања у поређењу са анјонским и нејонским сурфактантима.
Катјонски сурфактанти генерално имају добра својства као што су емулгирање, влажење, прање, стерилизација, омекшавање, антистатика и антикорозија. Због својих посебних својстава и примене, имају добар развојни потенцијал. Како се обим индустријске и цивилне примене наставља ширити, њихове разноликости и потражња ће наставити да расту.
2. Класификација
Већина катјонских сурфактаната са комерцијалном вредношћу су деривати органских азотних једињења, где позитивно наелектрисање носе атоми азота. Постоје и неки нови типови катјонских сурфактаната где позитивно наелектрисање носе атоми као што су фосфор, сумпор, јод и арсен. Према хемијској структури катјонских сурфактаната, они се углавном могу поделити у четири категорије: тип аминске соли, тип кватернарне амонијумове соли и хетероциклични тип.
Катјонски сурфактанти типа аминске соли су општи назив за сурфактанте примарне аминске соли, секундарне аминске соли и терцијарне аминске соли. Њихова својства су изузетно слична, а многи производи су смеше примарних и секундарних амина. Ова врста сурфактанта су углавном соли формиране од масних амина и неорганских киселина и растворљива је само у киселим растворима. У алкалним условима, аминске соли лако реагују са алкалијама и формирају слободне амине, што смањује њихову растворљивост, чиме се донекле ограничава њихов обим примене.
Тип кватернарне амонијумове соли
Катјонски сурфактанти типа кватернарних амонијумових соли су најважнија врста катјонских сурфактанта, са својствима и методама припреме које се разликују од оних типа аминских соли. Такви сурфактанти се могу растворити и у киселим и у алкалним растворима, поседују низ одличних својстава и имају добру компатибилност са другим врстама сурфактанта. Стога имају релативно широк спектар примене.
Hетероциклични тип
Хетероциклични прстенови садржани у молекулима катјонских сурфактаната углавном садрже азот, као што су морфолински прстен, пиридински прстен, имидазолски прстен, пиперазински прстен и хинолински прстен.
3. Синтеза
Главна реакција за синтезу катјонских сурфактаната је реакција N-алкилације. Међу њима, реакција у којој терцијарни амини реагују са алкилујућим средствима да би формирали кватернарне амонијумове соли назива се и реакција кватернизације.
Алкил кватернарна амонијумова со
Алкил кватернарне амонијумове соли су једна од важних варијанти катјонских сурфактаната типа кватернарних амонијумових соли и широко се користе као фунгициди, омекшивачи влакана, средства за флотацију минерала, емулгатори итд. Њихова структурна карактеристика је да је атом азота повезан са четири алкил групе, односно сва четири атома водоника амонијумовог јона су замењена алкил групама. Обично су само једна или две од ових алкил група дуголанчане угљоводоничне алкил групе, а преостале алкил групе имају један или два атома угљеника. Према њиховим структурним карактеристикама, постоје углавном три методе синтезе алкил кватернарних амонијумових соли: припремљене реакцијом виших алкил халида са нижим терцијарним аминима, припремљене реакцијом виших алкил амина са нижим алкил халидима и припремљене методом формалдехид-мравља киселина.
Кватернарне амонијумове соли које садрже хетероатоме
Такозване кватернарне амонијумове соли које садрже хетероатоме овде се генерално односе на кватернарне амонијумове соли које садрже хетероатоме као што су O, N и S у својим хидрофобним угљоводоничним ланцима, односно сурфактанти који садрже амидне везе, етарске везе, естарске везе или тиоетарске везе у својим липофилним групама. Пошто су хидрофилна кватернарна амонијумова катјонска група и алкил хидрофобна група повезане преко група као што су амидне, естарске, етарске или тиоетарске, а не директно повезане, неки људи такве кватернарне амонијумове соли називају и индиректно повезаним катјонским сурфактантима.
Кватернарне амонијумове соли које садрже бензенске прстенове
Ова врста сурфактанта се углавном користи као бактерицид, средство за стварање пене, средство за квашење и средство за фиксирање боје, између осталог. У процесу синтезе, главна метода за увођење ароматичних прстенова је употреба бензил хлорида као алкилујућег реагенса за реакцију са терцијарним аминима. Бензил хлорид се припрема реакцијом хлорисања бочног ланца толуена. Да би се избегло хлорисање бензенског прстена, ова реакција се мора изводити у емајлираном котлу или реактору са стакленом облогом.
Кватернарне амонијумове соли које садрже хетероцикле
Хетероциклични прстенови садржани у молекулима кватернарних амонијумових соли су углавном морфолински прстен, пиперазински прстен, пиридински прстен, хинолински прстен и имидазолски прстен итд.
Aврста рударске соли
Катјонски сурфактанти типа аминске соли углавном укључују три главне категорије: дуголанчане алкилне примарне аминске соли, секундарне аминске соли и терцијарне аминске соли.
4. Примена
Катјонски сурфактанти имају добре функције као што су стерилизација, омекшавање,антистатик, и антикорозивна својства, као и одређена емулгаторска и влажна својства. Такође се често користе као катализатори фазног преноса. Међутим, ова врста сурфактаната се ретко користи сама као детерџент. Пошто површина многих супстрата у воденим растворима, посебно у алкалним воденим растворима, обично носи негативно наелектрисање. Током примене, позитивно наелектрисани сурфактант ће се распоредити на површини супстрата са хидрофилним групама ка унутра и хидрофобним групама ка споља, чинећи површину супстрата хидрофобном, што није погодно за прање и може чак имати негативне ефекте. Поред тога, главна подручја примене ове врсте сурфактаната разликују се од других сурфактаната, који се користе за смањење површинске напетости. Уместо тога, они користе своје структурне карактеристике за друге посебне примене.
Време објаве: 19. март 2026.