Ang mga cationic surfactant ay pangunahing mga organikong amine derivatives na naglalaman ng nitrogen. Dahil ang atomo ng nitrogen sa kanilang mga molekula ay naglalaman ng isang lone pair ng mga electron, maaari itong sumanib sa hydrogen sa mga molekula ng acid sa pamamagitan ng mga hydrogen bond, na nagiging sanhi ng pagkakaroon ng positibong karga ng amino group. Samakatuwid, nagpapakita lamang sila ng mahusay na aktibidad sa ibabaw sa acidic media; sa alkaline media, may posibilidad silang mag-precipitate at mawala ang kanilang aktibidad sa ibabaw. Bilang karagdagan sa mga cationic surfactant na naglalaman ng nitrogen, mayroon ding maliit na bahagi ng mga cationic surfactant na naglalaman ng mga elemento tulad ng sulfur, phosphorus, at arsenic.
1. Katayuan ng pag-unlad
Matagal nang hindi malawakang ginagamit ang mga cationic surfactant sa industriya, at ang pangangailangan para sa mga ito ay mabilis na lumalaki taon-taon. Gayunpaman, dahil ang kanilang pangunahing aplikasyon ay sa mga espesyal na gamit tulad ng mga fungicide, fiber softener, at antistatic agent, ang paggamit ng mga ito ay medyo mas kaunti kumpara sa mga anionic at non-ionic surfactant.
Ang mga cationic surfactant sa pangkalahatan ay may magagandang katangian tulad ng emulsification, wetting, washing, sterilization, softening, antistatic, at anti-corrosion. Dahil sa kanilang mga espesyal na katangian at aplikasyon, mayroon silang magandang potensyal sa pag-unlad. Habang patuloy na lumalawak ang saklaw ng mga aplikasyon sa industriya at sibil, patuloy na tataas ang kanilang mga uri at demand.
2. Klasipikasyon
Karamihan sa mga cationic surfactant na may komersyal na halaga ay mga derivatives ng mga organic nitrogen compound, kung saan ang positibong karga ay dala ng mga atomo ng nitrogen. Mayroon ding ilang mga bagong uri ng cationic surfactant kung saan ang positibong karga ay dala ng mga atomo tulad ng phosphorus, sulfur, iodine, at arsenic. Ayon sa kemikal na istruktura ng mga cationic surfactant, maaari silang pangunahing hatiin sa apat na kategorya: uri ng amine salt, uri ng quaternary ammonium salt, at uri ng heterocyclic.
Ang mga cationic surfactant na uri ng amine salt ay pangkalahatang termino para sa mga primary amine salt, secondary amine salt, at tertiary amine salt surfactant. Ang kanilang mga katangian ay halos magkapareho, at maraming produkto ang pinaghalong primary amine at secondary amine. Ang ganitong uri ng surfactant ay pangunahing mga asin na nabuo ng mga fatty amine at inorganic acid, at natutunaw lamang sa mga acidic na solusyon. Sa ilalim ng mga kondisyong alkaline, ang mga amine salt ay madaling tumutugon sa mga alkali upang bumuo ng mga free amine, na binabawasan ang kanilang solubility, kaya nililimitahan ang saklaw ng kanilang aplikasyon sa isang tiyak na lawak.
Uri ng asin na quaternary ammonium
Ang mga cationic surfactant na uri ng quaternary ammonium salt ang pinakamahalagang uri ng cationic surfactant, na may mga katangian at pamamaraan ng paghahanda na naiiba sa mga uri ng amine salt. Ang mga naturang surfactant ay maaaring matunaw sa parehong acidic at alkaline na solusyon, nagtataglay ng isang serye ng mga mahusay na katangian, at may mahusay na pagkakatugma sa iba pang mga uri ng surfactant. Samakatuwid, ang mga ito ay may medyo malawak na hanay ng mga aplikasyon.
Huring eterosiklikal
Ang mga heterocyclic ring na nakapaloob sa mga molekula ng cationic surfactant ay pangunahing mga naglalaman ng nitrogen tulad ng morpholine ring, pyridine ring, imidazole ring, piperazine ring at quinoline ring.
3. Sintesis
Ang pangunahing reaksyon para sa sintesis ng mga cationic surfactant ay ang reaksyong N-alkylation. Kabilang sa mga ito, ang reaksyon kung saan ang mga tertiary amine ay tumutugon sa mga alkylating agent upang bumuo ng quaternary ammonium salts ay tinatawag ding reaksyong quaternization.
Alkyl quaternary ammonium salt
Ang alkyl quaternary ammonium salts ay isa sa mahahalagang uri ng quaternary ammonium salt-type cationic surfactants, at malawakang ginagamit bilang fungicides, fiber softener, mineral flotation agent, emulsifiers, atbp. Ang kanilang katangiang istruktural ay ang atomo ng nitrogen ay konektado sa apat na alkyl groups, ibig sabihin, ang lahat ng apat na hydrogen atoms ng ammonium ion ay pinapalitan ng alkyl groups. Kadalasan, isa o dalawa lamang sa mga alkyl group na ito ang long-chain hydrocarbon alkyl groups, at ang natitirang alkyl groups ay may isa o dalawang carbon atoms. Ayon sa kanilang mga katangiang istruktural, mayroong pangunahing tatlong paraan ng synthesis para sa alkyl quaternary ammonium salts: inihanda sa pamamagitan ng reaksyon ng higher alkyl halides na may lower tertiary amines, inihanda sa pamamagitan ng reaksyon ng higher alkyl amines na may lower alkyl halides, at inihanda sa pamamagitan ng formaldehyde-formic acid method.
Mga quaternary ammonium salt na naglalaman ng mga heteroatoms
Ang tinatawag na quaternary ammonium salts na naglalaman ng mga heteroatoms dito ay karaniwang tumutukoy sa mga quaternary ammonium salts na naglalaman ng mga heteroatoms tulad ng O, N, at S sa kanilang hydrophobic hydrocarbon chains, ibig sabihin, mga surfactant na naglalaman ng mga amide bond, ether bond, ester bond, o thioether bond sa kanilang mga lipophilic group. Dahil ang hydrophilic quaternary ammonium cation group at ang alkyl hydrophobic group ay konektado sa pamamagitan ng mga grupo tulad ng amide, ester, ether, o thioether sa halip na direktang nakaugnay, tinutukoy din ng ilang tao ang mga naturang quaternary ammonium salts bilang mga indirectly linked cationic surfactants.
Mga quaternary ammonium salt na naglalaman ng mga singsing na benzene
Ang ganitong uri ng surfactant ay pangunahing ginagamit bilang bactericide, foaming agent, wetting agent, at dye fixing agent, bukod sa iba pa. Sa proseso ng sintesis, ang pangunahing paraan para sa pagpapakilala ng mga aromatic ring ay ang paggamit ng benzyl chloride bilang isang alkylating reagent upang mag-react sa mga tertiary amine. Ang Benzyl chloride ay inihahanda sa pamamagitan ng side-chain chlorination reaction ng toluene. Upang maiwasan ang chlorination sa benzene ring, ang reaksyong ito ay kinakailangang isagawa sa isang enamel kettle o isang glass-lined tower reactor.
Mga quaternary ammonium salt na naglalaman ng mga heterocycle
Ang mga heterocyclic ring na nakapaloob sa mga molekula ng quaternary ammonium salt ay pangunahing morpholine ring, piperazine ring, pyridine ring, quinoline ring at imidazole ring, atbp.
Auri ng asin sa minahan
Ang mga cationic surfactant na uri ng amine salt ay pangunahing binubuo ng tatlong pangunahing kategorya: long-chain alkyl primary amine salts, secondary amine salts, at tertiary amine salts.
4. Aplikasyon
Ang mga cationic surfactant ay may mabubuting tungkulin tulad ng isterilisasyon, paglambot,antistatiko, at mga katangiang anti-corrosion, pati na rin ang ilang mga katangiang emulsifying at wetting. Madalas din itong ginagamit bilang mga phase transfer catalyst. Gayunpaman, ang ganitong uri ng surfactant ay bihirang gamitin nang mag-isa bilang detergent. Dahil ang ibabaw ng maraming substrate sa mga aqueous solution, lalo na sa mga alkaline aqueous solution, ay karaniwang may negatibong karga. Sa panahon ng aplikasyon, ang positively charged surfactant ay mag-aayos sa ibabaw ng substrate kasama ang mga hydrophilic group papasok at ang mga hydrophobic group palabas, na ginagawang hydrophobic ang ibabaw ng substrate, na hindi angkop sa paghuhugas at maaaring magkaroon pa ng mga negatibong epekto. Bilang karagdagan, ang mga pangunahing larangan ng aplikasyon ng ganitong uri ng surfactant ay naiiba sa iba pang mga surfactant, na ginagamit upang mabawasan ang surface tension. Sa halip, ginagamit nila ang kanilang mga katangiang istruktura para sa iba pang mga espesyal na aplikasyon.
Oras ng pag-post: Mar-19-2026