สารลดแรงตึงผิวประจุบวกทั้งสองชนิดมีคุณสมบัติและลักษณะเฉพาะอย่างไรบ้าง?

สารลดแรงตึงผิวประจุบวกสารเหล่านี้มีประจุตรงข้ามกับสารลดแรงตึงผิวประจุลบ ดังนั้นจึงมักถูกเรียกว่า "สบู่กลับด้าน" ในทางเคมี สารเหล่านี้ประกอบด้วยสายยาวอย่างน้อยหนึ่งสาย-กลุ่มไฮโดรโฟบิกของโซ่และกลุ่มบวกหนึ่งกลุ่ม-กลุ่มไฮโดรฟิลิกที่มีประจุ ส่วนที่ยาว-หมู่ไฮโดรโฟบิกแบบโซ่มักได้มาจากกรดไขมันหรือปิโตรเคมี ดังนั้น เอมีนไขมันจึงเป็นวัตถุดิบสำคัญสำหรับสารลดแรงตึงผิวประจุบวก สารลดแรงตึงผิวประจุบวกมีประสิทธิภาพในการทำความสะอาดจำกัด แต่มีคุณสมบัติในการต้านเชื้อแบคทีเรียที่โดดเด่นและมีความสามารถในการดูดซับบนพื้นผิวแข็งสูง ในเครื่องสำอาง มักใช้เป็นครีมนวดผม สารฆ่าเชื้อแบคทีเรีย สารยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย สารปรับสภาพผิวให้นุ่ม และสารป้องกันต่างๆ-สารเติมแต่งป้องกันฟันผุ

 

เกลืออะมีนไขมัน

เอมีนไขมันเป็นเบสอินทรีย์โดยพื้นฐานแล้ว ไม่มีประจุในสารละลายที่เป็นกลางและไม่แสดงกิจกรรมพื้นผิวประจุบวกภายใต้สภาวะดังกล่าว และจะกลายเป็นสารที่ชอบไขมันเมื่อค่า pH สูงกว่า 7 เกลือเอมีนตติยภูมิที่ได้จากการทำให้เป็นกลางด้วยกรดอนินทรีย์หรือกรดอินทรีย์มีความละลายได้ดีและได้รับการยอมรับอย่างเต็มที่ว่าเป็นสารลดแรงตึงผิวประจุบวกที่มีประสิทธิภาพ โดยทั่วไปแล้วเกลืออินทรีย์จะมีน้ำเป็นส่วนประกอบมากกว่า-ละลายได้ดีกว่าเกลืออนินทรีย์ จึงไม่ค่อยมีการนำมาใช้เป็นส่วนผสมในผงซักฟอกและน้ำยาทำความสะอาด

ไม่ใช่-สารประกอบแคตไอออนิกควอเทอร์นารีมีความไวสูงต่อค่า pH ไอออนหลายวาเลนซ์ และอิเล็กโทรไลต์

การเติมหมู่เอทอกซีลงในเอมีนไขมันจะให้ผลเป็นเอทอกซีเลเต็ดเอมีน หลังจากปรับค่า pH แล้ว สารลดแรงตึงผิวเหล่านี้จะเข้ากันได้กับสารลดแรงตึงผิวประจุบวกและให้ประสิทธิภาพในการทำความสะอาดที่น่าพอใจ

การทำให้เอมีนไขมันเป็นกลางด้วยกรดซาลิไซลิกหรือα‑กรดคลอโรเบนโซอิกสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการต้านเชื้อราได้

สารประกอบควอเทอร์นารีแอมโมเนียมที่ได้จากเอมีนไขมันจัดเป็นสารลดแรงตึงผิวประจุบวกประเภทที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด

เกลือแอมโมเนียมควอเทอร์นารีมีเสถียรภาพที่ดีในสภาวะกรดหรือด่าง (ต่ำกว่า 100)°ค) ความสามารถในการละลายของพวกมันมีความสัมพันธ์กับหมู่แอลคิล-ความยาวของโซ่: โซ่แอลคิลที่ยาวขึ้นจะสัมพันธ์กับความสามารถในการละลายในน้ำที่ต่ำลง เกลือโมโนแอลคิลไตรเมทิลควอเทอร์นารีแอมโมเนียมที่มี C16-สายโซ่ C18 ละลายได้น้อยในน้ำ ละลายได้ในตัวทำละลายที่มีขั้ว และไม่ละลายในตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว-ตัวทำละลายขั้ว เกลือไดอัลคิลไดเมทิลควอเทอร์นารีแอมโมเนียมละลายในตัวทำละลายที่ไม่ใช่ขั้ว-เป็นตัวทำละลายที่มีขั้ว แต่ไม่ละลายในน้ำ

คุณสมบัติเฉพาะของเกลือแอมโมเนียมควอเทอร์นารีเกิดจากการดูดซับของเกลือเหล่านี้บนประจุลบ-พื้นผิวที่มีประจุไฟฟ้า รวมถึงผลในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียและฆ่าเชื้อโรค ควรเน้นย้ำว่า การผสมผสานกับสารลดแรงตึงผิวประจุลบ ออกไซด์ เพอร์ออกไซด์ ซิลิเกต ซิลเวอร์ไนเตรต โซเดียมซิเตรต โซเดียมทาร์เทรต บอแรกซ์ เคโอไลน์ โปรตีน และโพลิเมอร์บางชนิด มักทำให้ฤทธิ์ในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียลดลงหรือเกิดความขุ่นได้

ความสามารถในการละลายของเกลือแอลคิลควอเทอร์นารีแอมโมเนียมขึ้นอยู่กับหมู่ไฮโดรฟิลิก ยิ่งมีหมู่ไฮโดรฟิลิกมากเท่าไร ความสามารถในการละลายในน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น การเตรียมทั่วไปได้แก่ 5 สารละลายไอโซโพรพานอลร้อยละโดยน้ำหนัก หรือ 10 สารละลายในน้ำร้อยละโดยน้ำหนักที่มีช่วง pH 6-9. สารเหล่านี้มีเสถียรภาพทางเคมีที่ดีเยี่ยม ทนต่อแสง ความร้อน กรดแก่ และด่างแก่ อีกทั้งยังแสดงคุณสมบัติในการแทรกซึม ป้องกันไฟฟ้าสถิต และมีฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรีย (เหมาะสมที่สุดสำหรับ C12)-สารประกอบ C16 ที่มีโครงสร้างคล้ายกัน) และคุณสมบัติการต้านทานการกัดกร่อนที่โดดเด่น-ยับยั้งประสิทธิภาพ เกลือแอมโมเนียมควอเทอร์นารีอัลคิลไดเมทิลประกอบด้วยสายยาวสองสาย-สารประกอบเหล่านี้มีหมู่แอลคิลไฮโดรโฟบิกที่เป็นโซ่ มีคุณสมบัติในการทำให้ผิวนุ่มและป้องกันไฟฟ้าสถิตได้ดี รวมถึงมีฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรียในระดับปานกลาง พร้อมทั้งมีคุณสมบัติในการเปียกและทำให้เกิดอิมัลชันที่ดี ระคายเคืองน้อยกว่าเกลือแอลคิลไตรเมทิลควอเทอร์นารีแอมโมเนียม แสดงคุณสมบัติเป็นประจุบวกภายใต้สภาวะกรดอ่อน และไม่ก่อให้เกิดสารประกอบอื่น-ชนิดของไอออนภายใต้สภาวะเป็นกลางและด่าง

 

เกลืออัลคิลอิมิดาโซลีน

อัลคิลอิมิดาโซลีนถูกสังเคราะห์โดยการทำปฏิกิริยาของกรดไขมันกับเอทิลีนไดอะมีนที่มีหมู่แทนที่ เมื่อให้ความร้อน (โดยทั่วไปที่ 220 องศาเซลเซียส)-240°C) อะมิโดเอทิลอะมีนที่ได้จะเปลี่ยนเป็นอัลคิลอิมิดาโซลีน

อัลคิลอิมิดาโซลีนเป็นเอมีนตติยภูมิแบบโมโนไซคลิกอินทรีย์และทำหน้าที่เป็นเบสที่ค่อนข้างแรง เช่นเดียวกับสารลดแรงตึงผิวประจุบวกทั่วไป มันจะดูดซับอย่างแน่นหนาบนพื้นผิวที่มีประจุลบ-พื้นผิวที่มีประจุ เช่น เส้นผม ผิวหนัง ฟัน แก้ว กระดาษ เส้นใย โลหะ และซิลิคอน-ประกอบด้วยสารต่างๆ เกลือที่เกิดขึ้นกับน้ำ-กรดที่ละลายน้ำได้มักจะก่อตัวเป็นเจลเมื่อมีความเข้มข้นสูง เกลือของกรดอะซิติก กรดนิโคตินิก กรดฟอสฟอริก และกรดซัลฟิวริก ละลายน้ำได้-ละลายได้ ในขณะที่ความยาวของพวกมัน-ไขมันโซ่-เกลือกรดคือน้ำมัน-ละลายได้ดี และมีเสถียรภาพในการเก็บรักษาที่ดีภายใต้ความชื้น-เงื่อนไขการพิสูจน์ แต่การตกผลึกอาจเกิดขึ้นได้หลังจากผ่านไปนาน-การเก็บรักษาในระยะยาวหรือที่อุณหภูมิต่ำ สามารถคืนความสม่ำเสมอได้โดยการให้ความร้อนและการคน การสัมผัสกับน้ำหรือความชื้นจะกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสทีละน้อย ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงการทำงานของสาร การให้ความร้อนเป็นเวลานานแม้กระทั่งสูงถึง 165 องศาเซลเซียส°สาร C ไม่ทำให้เสถียรภาพลดลง แม้ว่าอาจเกิดการเปลี่ยนสีได้ เป็นที่น่าสังเกตว่า อัลคิลอิมิดาโซลีน ซึ่งเป็นเบสที่ค่อนข้างแรง ก่อให้เกิดการระคายเคืองต่อผิวหนังและดวงตาอย่างมาก ในขณะที่เกลืออัลคิลอิมิดาโซลีนมีความระคายเคืองน้อยกว่าอย่างเห็นได้ชัด