คุณสมบัติและลักษณะเฉพาะของสารลดแรงตึงผิวประจุบวกสองชนิด

สารลดแรงตึงผิวประจุบวกมีประจุตรงข้ามกับสารลดแรงตึงผิวประจุลบ ดังนั้นสารลดแรงตึงผิวประจุบวกจึงมักถูกเรียกว่า “สบู่กลับด้าน” ในแง่ของโครงสร้างทางเคมี สารเหล่านี้มีอย่างน้อยหนึ่งหมู่ไฮโดรโฟบิกสายยาวและหนึ่งหมู่ไฮโดรฟิลิกที่มีประจุบวก หมู่ไฮโดรโฟบิกสายยาวโดยทั่วไปได้มาจากกรดไขมันหรือสารเคมีจากปิโตรเลียม ดังนั้นเอมีนไขมันจึงเป็นวัตถุดิบสำคัญสำหรับสารลดแรงตึงผิวประจุบวก สารลดแรงตึงผิวประจุบวกมีประสิทธิภาพในการทำความสะอาดจำกัด แต่คุณสมบัติในการต้านเชื้อแบคทีเรียและความสามารถในการดูดซับบนพื้นผิวแข็งนั้นโดดเด่นมาก ในเครื่องสำอาง สารเหล่านี้มักใช้เป็นครีมนวดผม สารฆ่าเชื้อรา สารยับยั้งแบคทีเรีย สารปรับสภาพผิว และสารป้องกันฟันผุ เป็นต้น

1.เกลือเอมีนไขมัน

แฟตตี้เอมีนโดยพื้นฐานแล้วเป็นเบสอินทรีย์ ไม่มีประจุในสารละลายที่เป็นกลาง ขาดคุณสมบัติเป็นสารลดแรงตึงผิวประจุบวกในสภาวะนี้ และจะมีคุณสมบัติชอบไขมันเมื่อค่า pH มากกว่า 7 เกลือเอมีนตติยภูมิที่ได้จากการทำให้เป็นกลางด้วยกรดอนินทรีย์หรือกรดอินทรีย์มีความละลายได้ดีและได้รับการยอมรับว่าเป็นสารลดแรงตึงผิวประจุบวกที่มีประสิทธิภาพ โดยทั่วไปเกลืออินทรีย์จะละลายในน้ำได้ดีกว่าเกลืออนินทรีย์ แต่ไม่ค่อยได้ใช้ในสูตรผงซักฟอกและน้ำยาทำความสะอาด

แคตไอออนเกลือแอมโมเนียมที่ไม่ใช่ควอเทอร์นารีมีความไวต่อค่า pH ไอออนหลายวาเลนซ์ และอิเล็กโทรไลต์มาก เอทอกซิเลเตดเอมีน ซึ่งผลิตโดยการเอทอกซิเลชันของเอมีนไขมัน เป็นสารลดแรงตึงผิวที่สามารถเข้ากันได้กับสารลดแรงตึงผิวประจุบวกหลังจากปรับค่า pH แล้ว และมีประสิทธิภาพในการทำความสะอาดที่ดี เมื่อเอมีนไขมันถูกทำให้เป็นกลางด้วยกรดซาลิไซลิกหรือα-กรดคลอโรเบนโซอิก สามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการต้านเชื้อราได้ สารประกอบควอเทอร์นารีแอมโมเนียมในกลุ่มเอมีนไขมันเป็นสารลดแรงตึงผิวประจุบวกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด

เกลือแอมโมเนียมควอเทอร์นารีมีเสถียรภาพที่ดีในสภาวะกรดหรือด่าง (ต่ำกว่า 100)°ค) ความสามารถในการละลายของเกลือควอเทอร์นารีแอมโมเนียมนั้นสัมพันธ์กับความยาวของโซ่แอลคิล ยิ่งโซ่ยาว ความสามารถในการละลายในน้ำก็จะยิ่งต่ำลง เกลือควอเทอร์นารีแอมโมเนียมโมโนแอลคิลไตรเมทิล C16-C18 ละลายในน้ำได้น้อย ละลายได้ในตัวทำละลายที่มีขั้ว และไม่ละลายในตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว ส่วนเกลือควอเทอร์นารีแอมโมเนียมไดแอลคิลไดเมทิลนั้นละลายได้ในตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว และไม่ละลายในน้ำ

คุณสมบัติพิเศษของเกลือควอเทอร์นารีแอมโมเนียมอยู่ที่การดูดซับบนพื้นผิวที่มีประจุลบ และฤทธิ์ในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียและฆ่าเชื้อโรค สิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่ควรทราบคือ การผสมกับสารลดแรงตึงผิวประจุลบ ออกไซด์ เพอร์ออกไซด์ ซิลิเกต ซิลเวอร์ไนเตรต โซเดียมซิเตรต โซเดียมทาร์เทรต บอแรกซ์ เคโอไลน์ โปรตีน และโพลิเมอร์บางชนิด มีแนวโน้มที่จะลดฤทธิ์ในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียหรือทำให้เกิดความขุ่นได้

ความสามารถในการละลายของเกลือแอลคิลควอเทอร์นารีแอมโมเนียมนั้นสัมพันธ์กับหมู่ไฮโดรฟิลิก ยิ่งมีหมู่ไฮโดรฟิลิกมากเท่าไร ความสามารถในการละลายในน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น สารละลายที่มีไอโซโพรพานอล 5% โดยมวล หรือสารละลายในน้ำ 10% โดยมวล จะมีค่า pH อยู่ที่ 6-9 เกลือเหล่านี้มีเสถียรภาพทางเคมีที่ดี ทนต่อแสง ความร้อน กรดแก่ และด่างแก่ มีคุณสมบัติในการซึมผ่าน ป้องกันไฟฟ้าสถิต มีฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรีย (โดย C12-C16 มีประสิทธิภาพมากที่สุด) และยับยั้งการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม เกลือแอลคิลไดเมทิลควอเทอร์นารีแอมโมเนียมมีหมู่แอลคิลสายยาวสองหมู่เป็นหมู่ไฮโดรโฟบิก แสดงความอ่อนนุ่มที่ดี ป้องกันไฟฟ้าสถิต มีความสามารถในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียในระดับหนึ่ง รวมทั้งมีผลในการเปียกและทำให้เกิดอิมัลชันที่ดี เกลือเหล่านี้ระคายเคืองน้อยกว่าเกลือแอลคิลไตรเมทิลควอเทอร์นารีแอมโมเนียม แสดงคุณสมบัติเป็นประจุบวกภายใต้กรดอ่อน และเกิดเป็นสารประกอบที่ไม่มีประจุภายใต้สภาวะเป็นกลางและด่าง

2.เกลืออัลคิลอิมิดาโซลีน

อัลคิลอิมิดาโซลีนเป็นผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างกรดไขมันและเอทิลีนไดอะมีนที่ถูกแทนที่ ส่วนเอทิลอะมีนที่เป็นอะไมด์นั้นได้มาจากการให้ความร้อน (โดยปกติที่อุณหภูมิ 220-240 องศาเซลเซียส)℃) จะถูกแปลงเป็นอัลคิลอิมิดาโซลีน

อัลคิลอิมิดาโซลีนเป็นเอมีนตติยภูมิโมโนไซคลิกอินทรีย์และเป็นเบสที่มีความแรงปานกลาง เป็นสารลดแรงตึงผิวประจุบวกทั่วไปที่สามารถดูดซับได้อย่างแน่นหนาบนพื้นผิวที่มีประจุลบ เช่น เส้นผม ผิวหนัง ฟัน แก้ว กระดาษ เส้นใย โลหะ และวัสดุที่มีซิลิคอนเป็นองค์ประกอบ เกลือที่เกิดจากกรดที่ละลายน้ำได้มักจะก่อตัวเป็นเจลที่ความเข้มข้นสูง อะซิเตต นิโคติเนต ฟอสเฟต และซัลเฟตละลายน้ำได้ ในขณะที่เกลือกรดไขมันสายยาวละลายในน้ำมัน มีความเสถียรในการเก็บรักษาที่ดีภายใต้สภาวะที่ป้องกันความชื้น แต่ผลึกอาจตกตะกอนหลังจากการเก็บรักษาในระยะยาวหรือในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ และสามารถกลับคืนสู่สภาพที่เป็นเนื้อเดียวกันได้เมื่ออุ่นและคนให้เข้ากัน การสัมผัสกับน้ำหรือความชื้นจะค่อยๆ ทำให้เกิดการไฮโดรไลซิส ซึ่งจะเปลี่ยนหน้าที่ของมัน การให้ความร้อนในระยะยาว แม้ว่าอุณหภูมิจะสูงถึง 165 องศาเซลเซียส ก็ตาม℃จะไม่ส่งผลกระทบต่อความเสถียร แต่สีจะเปลี่ยนไป ควรทราบว่าเนื่องจากอัลคิลอิมิดาโซลีนเป็นเบสที่มีความแรงปานกลาง จึงระคายเคืองต่อผิวหนังและดวงตาอย่างมาก ในขณะที่เกลืออัลคิลอิมิดาโซลีนจะระคายเคืองน้อยลงอย่างเห็นได้ชัด