阳离子表面活性剂课件

第三章表面活性剂的合成

第三章表面活性剂的合成第一节

阴离子表面活性剂第二节阳离子表面活性剂

第三节两性离子表面活性剂

第四节非离子表面活性剂第五节特殊类型表面活性剂第一节阴离子表面活性剂第二节阳离子表面活性剂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。阳离子型表面活性剂含一个或两个长链烃疏水基，亲水基由含N、P、S、I等可携带正电荷的基团构成。第二节阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂正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。这类表面活性剂价格贵，洗涤能力很低，但近年来产量增长较快，品种发展迅速，应用范围日益广泛: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。阳离子表面活性剂概述1928年，阳离子表面活性(1)杀菌剂

其水溶液有很强的杀菌能力，因此常用作消毒、杀菌剂。(2)抗静电剂当其吸附在纤维表面形成定向吸附膜后，中和了纤维表面带有的负电荷，减少了因摩擦产生的自由电子，因而具有较好的抗静电性能。(3)不适用于洗涤

一般纤维织物和固体表面均带负电荷，且不用酸性介质洗涤。当使用阳离子表面活性剂时，它吸附在基质和水的界面上。由于表面活性剂和基质间具有强烈的静电引力，亲油基朝向水相，使基质疏水，因此不适用于洗涤。特殊性能(1)杀菌剂特殊性能它不能与肥皂或其它阴离子表面活性剂共享，否则将引起阳离子活性物沉淀而失效。遇到偏硅酸钠、硝酸盐、蛋白质、大部分生物碱羧甲基纤维素也会发生作用而失效。阳离子活性剂能与直接染料或萤光染料发生作用，使织物退色，使用时也要注意。使用时注意注意事项最有商业价值的多为含氮化合物，此类化合物可分为两类：1.胺（铵）盐类

2.氮杂环类。它不能与肥皂或其它阴离子表面活性剂共享，否则将引起阳离子活性阳离子表面活性剂

CH3|R-N+-HCl-

仲胺盐|H

CH3|R-N+-HCl-

叔胺盐|CH3

CH3|R-N+-CH3Cl-

季胺盐|CH3R-NH2·HCl

伯胺盐胺(铵)盐烷基咪唑啉盐烷基吡啶盐烷基吗啉盐含氮杂环鎓盐型阳离子表面活性剂CH3CH3CH3RR-NH3+Cl-

伯胺盐CH3|R-N+-HCl-

仲胺盐|HCH3|R-N+-HCl

叔胺盐|CH3该类产物是弱酸性的盐，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一、胺盐型胺盐型R-NH3+Cl- 伯胺盐CH3CH3其中较为重要的是伯胺的醋酸盐和盐酸盐。[范例]商品名为Amine的系列烷基胺盐有十八烷基胺醋酸盐、十六烷基胺醋酸盐、十二烷基胺醋酸盐等，它们常被用作浮选剂和防腐剂。其中较为重要的是伯胺的醋酸盐和盐酸盐。二、季铵盐型

R1|R2-N+-CH3X-

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。苄基季铵化的阳离子型表面活性剂具有较强的杀菌消毒作用。二、季铵盐型R1季铵盐与胺盐不同，它在碱主要有以下品种：①烷基季铵盐(RNR1R2R3X，R=长链烃基、对烷基苯乙基等；R1、R2、R3=C1～C4的烷基、苄基、羟乙基等。R1、R2、R3可以相同，也可以不同；X=Cl、Br、I、CH3SO4等)。其中最常用的是C12～C18烷基三甲基氯(溴)化铵，以及十二烷基二甲基苄基氯化铵(洁尔灭)、十二烷基二甲基苄基溴化铵(新洁尔灭)等。②双烷基季铵盐(RRNR1R2X)。③亲水部分和疏水部分通过酰胺、酯、醚等基团来连接的铵盐，如RCONH(CH2)。NR1R2R3X(pamine类表面活性剂)，RO(CH2)nNR1R2R3X，RCOO(CH2)nNR1R2R3X等。④其它如双季铵盐和多季铵盐等，如迪恩普(DNP)1[N+R2－(R3OH)2]n·nA－。

主要有以下品种：a.与卤代烷反应合成方法主要是N-烷基化反应季铵化反应a.与卤代烷反应合成方法主要是N-烷基化反应季铵化反应b.与氯乙醇反应c.与环氧乙烷反应b.与氯乙醇反应c.与环氧乙烷反应d.高碳卤化物与低碳烷基胺反应卤代烷与苄基二甲胺卤代烷与吡啶卤代烷与三甲胺d.高碳卤化物与低碳烷基胺反应卤代烷与苄基二甲胺卤代烷与吡啶烷基取代氯苄与胺烷基取代氯苄与胺(1)胺类碱性的强弱一般胺类的碱性强，其亲核性也强，季铵化反应容易进行，反应速率快。pKb<6的胺在室温下与CH3I反应，易于生成季铵盐；pKb在6～10的胺在加热的条件下才能生成季铵盐；pKb>10的胺在醇中加热至沸也不会生成季铵盐。如吡啶的碱性(pKb=8.8)<三乙醇胺(pKb=3.24)，它在高温和长时间下才能完成这一反应。影响因素(1)胺类碱性的强弱影响因素(2)空间效应的影响季铵化的难易也受到空间效应的影响。

单烷基二甲基叔胺的季铵化速率不随链长的增加(C6～C16)而降低二烷基甲基叔胺，链长对季铵化速率产生一定的影响三烷基胺烷基碳链的长度则肯定影响其反应速率(2)空间效应的影响单烷基二甲基叔胺的季铵化速率不随链长的增(3)烷基化剂中卤素的影响卤代烷反应的难易与卤素键能的大小有关。烷基化速度由键能较小的I向键能较大的F递减：I>Br>C1>F(4)烷基化剂中烷基的影响CH3->CH3CH2->(CH3)2CH->(CH3)3C-(3)烷基化剂中卤素的影响CH3->CH3CH2->(C(5)溶剂的影响极性溶剂如甲醇、苯甲醇的存在可促进长链季铵盐的合成。醇中加入一部分水也可取得良好的结果。非极性溶剂对反应的影响较小。(5)溶剂的影响CH3|C16H33-N+-CH3Br－

|CH3十六烷基三甲基溴(氯)化铵(1631)常见的季铵盐型阳离子表面活性剂CH3|C12H33-N+-CH2C6H5Br－

|CH3

十二烷基二甲基苄基溴(氯)化铵(1227)十二烷基三甲基溴(氯)化铵(1231)十八烷基三甲基溴(氯)化铵(1831)CH1227-Cl国内商品名为“洁而灭”，它是一种非氧化性杀菌剂，具有广谱、高效的杀菌灭藻能力，并具有一定的分散、渗透作用和一定的缓蚀作用，因此广泛应用于石油、化工、电力、纺织等行业的循环冷却水系统中用以控制循环冷却水系统菌藻滋生。1227-Br国内商品名为“新洁而灭”，这是一种很强的阳离子杀菌剂，在我国使用比较普遍。应用时如掺入少许非离子活性物．如壬基酚聚氧乙烯醚或胺的氧化物，杀菌作用将更强。1227-Cl国内商品名为“洁而灭”，它是一种非氧化性杀菌剂三、含杂原子的季铵盐1.含氧原子含酰胺基的含醚基的2.含氮原子3.含硫原子[C17H33C-NHCH2CH2N+CH3].CH3SO4-特点：是亲水的季铵阳离子与烷基疏水基是通过酰胺键、酯键、醚键或硫醚等基团相连接所以又叫做间接连接型阳离子表面活性剂。三、含杂原子的季铵盐1.含氧原子含酰胺基的含醚基的2.①含酰胺基的季铵盐 SapamineMS（萨帕明）Sapamine型阳离子表面活性剂按阴离子不同可得不同产品：SapamineA(乙酸盐)、SapamineCH(盐酸盐)、SapamineL(乳酸盐)等。①含酰胺基的季铵盐 SapamineMS（萨帕明）Sap②含醚基的季铵盐②含醚基的季铵盐四、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。缓蚀剂、纤维柔软剂、抗静电剂等四、杂环型杂环类阳离子表面活性剂分子中，除碳杂环类型吗啉环吡啶环咪唑啉环哌嗪环噁啉型杂环类型吗啉环吡啶环咪唑啉环哌嗪环噁啉型（1）吡啶型吡啶与C2～18卤代烷，在130～150℃下反应，蒸馏除去水及未反应的吡啶，即得到吡啶型胺盐。

例如，十六烷基氯（溴）化吡啶可用作染色助剂和杀菌剂，十八酰胺甲基氯化吡啶是常用的纤维防水剂。

（1）吡啶型（2）咪唑啉型用氨乙基单乙醇胺或聚乙烯多胺与脂肪酸（硬脂酸、油酸）160～200℃下反应，则生成咪唑啉型化合物。它们的醋酸盐、磷酸盐广泛应用于纺织柔软剂、破乳剂、防锈剂等方面。

例如，用油酸与氨乙基单乙醇胺反应，脱水，可生成α-十七烯基羟乙基咪唑啉（即Amine220）。（2）咪唑啉型五、鎓盐型鎓盐型阳离子表面活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、阻燃剂五、鎓盐型鎓盐型阳离子表面活性剂是指季铵盐阳a.磷盐化合物b.硫盐化合物a.磷盐化合物b.硫盐化合物c.碘鎓化合物联苯碘硫酸盐d.鉮盐化合物c.碘鎓化合物联苯碘硫酸盐d.鉮盐化合物阳离子表面活性剂的应用1消毒杀菌2腈纶匀染剂3抗静电剂4矿物浮选剂5相转移催化剂6织物柔软剂阳离子表面活性剂的应用1消毒杀菌2腈纶匀染剂3抗第三章表面活性剂的合成

第三章表面活性剂的合成第一节

阴离子表面活性剂第二节阳离子表面活性剂

第三节两性离子表面活性剂

第四节非离子表面活性剂第五节特殊类型表面活性剂第一节阴离子表面活性剂第二节阳离子表面活性剂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。阳离子型表面活性剂含一个或两个长链烃疏水基，亲水基由含N、P、S、I等可携带正电荷的基团构成。第二节阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂正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。这类表面活性剂价格贵，洗涤能力很低，但近年来产量增长较快，品种发展迅速，应用范围日益广泛: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。阳离子表面活性剂概述1928年，阳离子表面活性(1)杀菌剂

其水溶液有很强的杀菌能力，因此常用作消毒、杀菌剂。(2)抗静电剂当其吸附在纤维表面形成定向吸附膜后，中和了纤维表面带有的负电荷，减少了因摩擦产生的自由电子，因而具有较好的抗静电性能。(3)不适用于洗涤

一般纤维织物和固体表面均带负电荷，且不用酸性介质洗涤。当使用阳离子表面活性剂时，它吸附在基质和水的界面上。由于表面活性剂和基质间具有强烈的静电引力，亲油基朝向水相，使基质疏水，因此不适用于洗涤。特殊性能(1)杀菌剂特殊性能它不能与肥皂或其它阴离子表面活性剂共享，否则将引起阳离子活性物沉淀而失效。遇到偏硅酸钠、硝酸盐、蛋白质、大部分生物碱羧甲基纤维素也会发生作用而失效。阳离子活性剂能与直接染料或萤光染料发生作用，使织物退色，使用时也要注意。使用时注意注意事项最有商业价值的多为含氮化合物，此类化合物可分为两类：1.胺（铵）盐类

2.氮杂环类。它不能与肥皂或其它阴离子表面活性剂共享，否则将引起阳离子活性阳离子表面活性剂

CH3|R-N+-HCl-

仲胺盐|H

CH3|R-N+-HCl-

叔胺盐|CH3

CH3|R-N+-CH3Cl-

季胺盐|CH3R-NH2·HCl

伯胺盐胺(铵)盐烷基咪唑啉盐烷基吡啶盐烷基吗啉盐含氮杂环鎓盐型阳离子表面活性剂CH3CH3CH3RR-NH3+Cl-

伯胺盐CH3|R-N+-HCl-

仲胺盐|HCH3|R-N+-HCl

叔胺盐|CH3该类产物是弱酸性的盐，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一、胺盐型胺盐型R-NH3+Cl- 伯胺盐CH3CH3其中较为重要的是伯胺的醋酸盐和盐酸盐。[范例]商品名为Amine的系列烷基胺盐有十八烷基胺醋酸盐、十六烷基胺醋酸盐、十二烷基胺醋酸盐等，它们常被用作浮选剂和防腐剂。其中较为重要的是伯胺的醋酸盐和盐酸盐。二、季铵盐型

R1|R2-N+-CH3X-

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。苄基季铵化的阳离子型表面活性剂具有较强的杀菌消毒作用。二、季铵盐型R1季铵盐与胺盐不同，它在碱主要有以下品种：①烷基季铵盐(RNR1R2R3X，R=长链烃基、对烷基苯乙基等；R1、R2、R3=C1～C4的烷基、苄基、羟乙基等。R1、R2、R3可以相同，也可以不同；X=Cl、Br、I、CH3SO4等)。其中最常用的是C12～C18烷基三甲基氯(溴)化铵，以及十二烷基二甲基苄基氯化铵(洁尔灭)、十二烷基二甲基苄基溴化铵(新洁尔灭)等。②双烷基季铵盐(RRNR1R2X)。③亲水部分和疏水部分通过酰胺、酯、醚等基团来连接的铵盐，如RCONH(CH2)。NR1R2R3X(pamine类表面活性剂)，RO(CH2)nNR1R2R3X，RCOO(CH2)nNR1R2R3X等。④其它如双季铵盐和多季铵盐等，如迪恩普(DNP)1[N+R2－(R3OH)2]n·nA－。

主要有以下品种：a.与卤代烷反应合成方法主要是N-烷基化反应季铵化反应a.与卤代烷反应合成方法主要是N-烷基化反应季铵化反应b.与氯乙醇反应c.与环氧乙烷反应b.与氯乙醇反应c.与环氧乙烷反应d.高碳卤化物与低碳烷基胺反应卤代烷与苄基二甲胺卤代烷与吡啶卤代烷与三甲胺d.高碳卤化物与低碳烷基胺反应卤代烷与苄基二甲胺卤代烷与吡啶烷基取代氯苄与胺烷基取代氯苄与胺(1)胺类碱性的强弱一般胺类的碱性强，其亲核性也强，季铵化反应容易进行，反应速率快。pKb<6的胺在室温下与CH3I反应，易于生成季铵盐；pKb在6～10的胺在加热的条件下才能生成季铵盐；pKb>10的胺在醇中加热至沸也不会生成季铵盐。如吡啶的碱性(pKb=8.8)<三乙醇胺(pKb=3.24)，它在高温和长时间下才能完成这一反应。影响因素(1)胺类碱性的强弱影响因素(2)空间效应的影响季铵化的难易也受到空间效应的影响。

单烷基二甲基叔胺的季铵化速率不随链长的增加(C6～C16)而降低二烷基甲基叔胺，链长对季铵化速率产生一定的影响三烷基胺烷基碳链的长度则肯定影响其反应速率(2)空间效应的影响单烷基二甲基叔胺的季铵化速率不随链长的增(3)烷基化剂中卤素的影响卤代烷反应的难易与卤素键能的大小有关。烷基化速度由键能较小的I向键能较大的F递减：I>Br>C1>F(4)烷基化剂中烷基的影响CH3->CH3CH2->(CH3)2CH->(CH3)3C-(3)烷基化剂中卤素的影响CH3->CH3CH2->(C(5)溶剂的影响极性溶剂如甲醇、苯甲醇的存在可促进长链季铵盐的合成。醇中加入一部分水也可取得良好的结果。非极性溶剂对反应的影响较小。(5)溶剂的影响CH3|C16H33-N+-CH3Br－

|CH3十六烷基三甲基溴(氯)化铵(1631)常见的季铵盐型阳离子表面活性剂CH3|C12H33-N+-CH2C6H5Br－

|CH3

十二烷基二甲基苄基溴(氯)化铵(1227)十二烷基三甲基溴(氯)化铵(1231)十八烷基三甲基溴(氯)化铵(1831)CH1227-Cl国内商品名为“洁而灭”，它是一种非氧化性杀菌剂，具有广谱、高效的杀菌灭藻能力，并具有一定的分散、渗透作用和一定的缓蚀作用，因此广泛应用于石油、化工、电力、纺织等行业的循环冷却水系统中用以控制循环冷却水系统菌藻滋生。1227-Br国内商品名为“新洁而灭”，这是一种很强的阳离子杀菌剂，在我国使用比较普遍。应用时如掺入少许非离子活性物．如壬基酚聚氧乙烯醚或胺的氧化物，杀菌作用将更强。1227-Cl国内商品名为“洁而灭”，它是一种非氧化性杀菌剂三、含杂原子的季铵盐1.含氧原子含酰胺基的含醚基的2.含氮原子3.含硫原子[C17H33C-NHCH2CH2N+CH3].CH3SO4-特点：是亲水的季铵阳离子与烷基疏水基是通过