《表面活性剂》第5章阳离子表面活性剂.ppt

表面活性剂 第 五 章 阳离子表面活性剂 表 面 活 性 剂 表面活性剂 * 表面活性剂 * * * * * 阴离子型表面活性剂 1 阳离子型表面活性剂 2 两性表面活性剂 3 非离子型 离子型 阳离子表面活性剂正好与阴离子表面活性剂结构相反。 如图其亲水基一端是阳离子，故称阳离子表面活性剂， 疏水基与阴离子类似主要为不同碳原子数的碳氢链。 5.1 阳离子表面活性剂概述 1928年，阳离子表面活性剂开始应用，当时用作杀菌剂。 这类表面活性剂的产量增长较快，品种发展迅速， 应用范围口益广泛: 杀菌剂、腈纶匀染剂、纤维柔软剂、抗静电剂、浮选剂 目前阳离子表面活性剂的产量还比较小，但其增长速度要比阴离子和非离子大得多。 R-NH2·HCl 伯胺盐 CH3 | R-N-HCl 仲胺盐 | H CH3 | R-N+-CH3Cl- 季铵盐 | CH3 CH3 | R-N-HCl 叔胺盐 | CH3 主要为含氮的有机衍生物 其它含氮等的有机衍生物 5.1.1 阳离子表面活性剂的分类 R-NH2·HCl 伯胺盐 CH3 | R-N-HCl 仲胺盐 | H CH3 | R-N-HCl 叔胺盐 | CH3 5.1.1.1 胺盐型 该类产物是弱酸的盐，在酸性条件下具有表面活性， 在碱性条件下，胺游离出来而失去表面活性， 因面使它的使用受到限制。 无杀菌能力 纤维柔软剂 匀染剂 浮选剂 an 四声 5.1.1.2 季铵盐型 R1 | R2-N+-CH3 X- 季铵盐 | R3 季铵盐与胺盐不同，它在碱性和酸性介质中都能溶解，且离解为带正电荷的表面活性离子。 季铵盐洗涤能力差但杀菌能力强，在阳离子表面活性剂中的地位最为重要，产量也最大。 an 三声 5.1.1.3 杂环型 杂环类阳离子表面活性剂分子中，除碳、氢原子外，还具有其它原子且呈环状结构的化合物。 这类表面活性剂有： 吗啉环、吡啶环、咪唑环、哌嗪环、喹啉环 缓蚀剂、纤维柔软剂、抗静电剂等 5.1.1.4鎓盐型 鎓盐类阳离子表面活性性剂是指季铵盐阳离子表面活性剂中 的亲水基团N原子为其它可携带正电荷的元素 如：P、As、S、I 等时的表面活性剂。 杀虫剂、杀菌剂、阻燃剂 5.1.2 阳离子表面活性剂的性质 溶解性 R1 | R2-N+-CH3 X- 季铵盐 | R3 随着碳链长度的增加 其水溶性和醇溶性均呈下降趋势 15个碳原子的易溶于水 15个碳原子水溶性急剧下降 烷基链上有亲水基团或不饱和基团 水溶性增加 Krafft 温度点 离子型表面活性剂在低温时溶度较低，随着温度的升高到某一温度后其溶度突然迅速增加，这个温度即Krafft点。 同系物的碳氢链越长其Krafft点的温度越高，通过Krafft点可以衡量表面活性剂的溶解性能。 临界胶束浓度 表面活性 同系物随其碳氢链增长 其表面张力逐渐下降。 2. 分子结构相同时， 表面张力随浓浓升高而降低， 降到一定数值时 又会随升高而有所增加。 5.2 阳离子表面活性剂的合成 主要是N-烷基化反应 5. 2. 1 烷基季铵盐 X . N + CH 3 CH 3 CH 3 C 16 H 33 季铵化反应 2. 烷基链的影响 1. 卤离子的影响 R-Cl δ- δ+ 5.2.1.1 高级卤代烷与低级叔胺的反应 R-Br R-I 烷基链越长卤代烷的活性越弱 3.叔胺的碱性越强，亲核活性越大，越容易反应。 大的取代基的空间位阻效应阻碍反应。 高级卤代烷与低级叔胺 水介质 60-80oC 醇介质 回流 十二烷基三甲基溴化铵 表活剂 1231-Br 十六烷基三甲基溴化铵 表活剂 1631-Br Br- 溴 5.2.1.2 高级烷基叔胺与低级卤代烷的反应 加热 加压 十二烷基三甲基氯化铵 DT 乳胶防粘剂 十六烷基三甲基氯化铵 CTAC 纤维柔软剂 Cl- 氯 X- 石油醚溶剂 加压 80oC 1h X- 5.2.1.3 甲醛-甲酸法 莫尼镍催化加氢 甲醇溶剂 加热 高级烷基胺与低级卤代烷的反应 石油醚溶剂 加压 80oC 1h X- 表活剂 1631 5. 2. 2 含杂原子的季铵盐 5.2.2.1 含氧原子 含酰