第5章阳离子表面活性剂

上节课作业：1、烷基芳烃、a-烯烃以及烷烃在磺化时的生产工艺有何区别？

第16周要补一次课阳离子表面活性剂概述1阳离子表面活性剂应用3阳离子表面活性剂合成2第五章阳离子表面活性剂5.3阳离子表面活性剂的应用

消毒杀菌剂（1231,1631，洁尔灭等）匀染剂（十八烷基三甲基氯化铵，缓染剂DC，Soromine系列）抗静电剂（1231等）织物柔软剂（Ninol系列，Sapamine系列，Ahcovel系列）相转移催化剂矿物浮选剂阳离子表面活性剂应用3阳离子表面活性抗菌机理：

++++++++++++匀染剂染料染料染料染料阳离子表面活性剂匀染机理：

纤维阳离子表面活性抗静电机理：

（1）抗静电剂在聚合物表面吸附示意图（2）纤维抗静电示意图在水溶液中呈现正电性，形成带正电荷的表面活性离子主要用途:杀菌剂、纤维柔软剂和抗静电剂等与阴离子和非离子表面活性剂相比，使用量相对较少我国阳离子表面活性剂的研发和使用起步较晚，但发展速度较快。

5.1阳离子表面活性剂概述5.1.1阳离子表面活性剂的分类

5.1.1.1胺盐型伯胺盐、仲胺盐和叔胺盐表面活性剂的总称表面活性剂类型结构通式实例伯胺盐RNH2•HClC18H37NH2·HCl十八烷基胺（硬脂胺）盐酸盐仲胺盐R1NHR2•HCl(C18H37)2NH·HCl双十八烷基胺盐酸盐叔胺盐R1NR2(R3)•HClC18H37N(CH3)2·HClN,N-二甲基十八胺盐酸盐只溶在酸性溶液，使用范围受到限制阳离子性质比较弱，称为“弱阳离子表面活性剂”5.1.1.2季铵盐型是最为重要的阳离子表面活性剂品种既可溶于酸性溶液，又可溶于碱性溶液，具有一系列优良的性质，而且与其他类型的表面活性剂相容性好结构通式

十八烷基二甲基苄基氯化铵(缓染剂DC)5.1.1.3杂环型

吗啉型

吡啶型

咪唑型

哌嗪型

喹啉型

5.1.1.4鎓盐型按照携带正电荷的原子不同，阳离子表面活性剂还包括鏻盐、锍盐、鉮盐和碘鎓化合物等。鏻盐化合物

具有良好的杀菌性能主要用作乳化剂、杀虫剂和杀菌剂等由带有三个取代基的膦与卤代烷反应制得。

十二烷基二甲基苯基溴化鏻5.1.1.4鎓盐型按照携带正电荷的原子不同，阳离子表面活性剂还包括鏻盐、锍盐、鉮盐和碘鎓化合物等。鏻盐化合物

锍盐化合物碘鎓化合物鉮盐化合物

5.1.2阳离子表面活性剂的性质

5.1.2.1溶解性一般情况下水溶性很好随着烷基碳链长度的增加，水溶性呈下降趋势疏水性烷基链的个数和链上的取代基对溶解性能也有影响表5-2烷基二甲基苄基氯化铵的溶解性烷基R的碳原子数111213141516171819水中溶解度7050～755226.716.10.850.480.100.09695%乙醇中溶解度84758174.574627252.654带有C15以下烷基链的活性剂易溶于水，而C15以上的则水溶性较低，难溶于水单长链烷基季铵盐能溶于极性溶剂，但不溶于非极性溶剂双长链烷基季铵盐几乎不溶于水，而溶于非极性溶剂季铵盐的烷基含不饱和基团时，能增加它们的水溶性。5.1.2.2Krafft温度点Krafft温度点：当达到某一温度时，表面活性剂在水

中的溶解度急剧增加，也称为临界溶解温度（C.S.T）当表面活性剂溶液为过饱和状态时，Krafft点应是离子型表面活性剂单体、胶束和未溶解的表面活性剂固体共存的三相点

阳离子表面活性剂的Krafft点是表征其在水溶液中溶解性能的特征指标Krafft点越高，表明该表面活性剂越难溶，溶解度越低；反之，Krafft点越低，说明该表面活性剂越容易溶解，溶解性能越好通常Krafft点与表面活性剂疏水基碳链的长度呈线性关系Krafft点＝a+bna,b是常数，n为碳链所含碳原子的个数根据上述关系式，碳链越长，n值越大，则Krafft点越高XClBrIKrafft点（℃）172845表5-3配对阴离子对十六烷基吡啶Krafft点的影响5.1.2.3表面活性随着烷基碳链长度的增加，表面张力逐渐下降R的碳数89101112131415161718190.1%溶液67.564.360.653.947.643.643.643.543.543.243.043.00.01%溶液72.372.271.970.968.767.162.453.943.743.243.443.6表5-4烷基二甲基苄基氯化铵的表面张力(mN/m)分子结构相同时,在一定范围内，表面张力随活性剂溶液的浓度升高而降低，降低到一定数值时又随溶液浓度的升高而增加表5-5十六烷基三甲基氯化铵的表面张力与浓度的关系溶液浓度（mol/L）0.0020.0050.010.0250.040.050.1表面张力（mN/m）69.859.441.338.031.335.035.6[C16H33－N+(CH3)3]•Cl－5.1.2.4临界胶束浓度烷基碳链长度增加，临界胶束浓度降低表面活性剂结构cmc（mol/L）[C12H25－N+(CH3)3]•Cl－1.5×10-27.8×10-3[C14H29－N+(CH3)3]•Cl－3.5×10-3[C16H33－N+(CH3)3]•Cl－9.2×10-4表5-6几种季铵盐型表面活性剂的临界胶束浓度（25℃）

5.2阳离子表面活性剂的合成5.2.1烷基季铵盐5.2.2含杂原子的季铵盐5.2.3含有苯环的季铵盐5.2.4含杂环的季铵盐5.2.5胺盐型5.2.6咪唑啉盐

合成阳离子表面活性剂的主要反应是N-彻底烷基化反应和季铵化反应。5.2.1烷基季铵盐的合成烷基季铵盐是季铵盐型阳离子表面活性剂的重要品种之一结构特点：氮原子上连有四个烷基烷基季铵盐的合成方法主要有三种由高级卤代烷与低级叔胺反应制得由高级烷基胺和低级卤代烷反应制得甲醛－甲酸法卤离子的影响：当烷基相同时，卤代烷的反应活性顺序为：

R－I＞R－Br＞R－Cl烷基链的影响:卤原子相同时，烷基链越长，反应活性越弱5.2.1.1高级卤代烷与低级叔胺阳离子表活1231阳离子表活16315.2.1.2高级烷基胺与低级卤代烷反应由高级脂肪族伯胺与氯甲烷反应先生成叔胺，再进一步经季铵化反应得到季铵盐乳胶防粘剂DT纤维柔软剂CTAC5.2.2含杂原子的季铵盐

指疏水性碳氢链中含有O、N、S等杂原子的季铵盐，即含有酰胺键、醚键、酯键或硫醚键的表面活性剂含氧原子的季铵盐多是指疏水链中带有酰胺基或醚基的季铵盐5.2.2.1含氧原子含酰胺基的季铵盐酰氯与胺反应制备含有酰胺基的叔胺，最后进行季铵化反应SapamineMS硫酸二甲酯也可以作为季铵化试剂！！5.2.3含有苯环的季铵盐合成中引入芳环的主要方法：用氯化苄作烷基化试剂与叔胺反应氯化苄是由甲苯的侧链氯化反应制得化学名称：十二烷基二甲基苄基氯化铵，又叫1227阳离子表面活性剂性质：易溶于水，呈透明溶液状用途：主要用于外科手术器械、创伤的消毒杀菌和农村养蚕的杀菌合成：5.2.3.1洁尔灭新洁尔灭：十二烷基二甲基苄基溴化铵杀菌性能更加优异合成：由氯化苄先与六次甲基四胺反应，得到的中间产物再先后与甲酸和溴代十二烷反应制得的5.2.3.2NTN化学名称：N,N-二乙基-(3’-甲氧基苯氧乙基)苄基氯化铵应用：杀菌剂合成：5.2.5胺盐型主要有长链烷基伯胺盐、仲胺盐、叔胺盐三大类5.2.5.1长链烷基伯胺盐酸盐合成：用长碳链的伯胺与无机酸的反应制得原料：以椰子油、棉籽油、大豆油或牛脂等油脂制得的胺类的混合物。

RNH2＋HClRNH2·HCl5.2.5.2仲胺盐产品种类不多，目前市售商品主要是Priminox系列表5-8Priminox系列商品结构及牌号C12H25NH(CH2CH2O)nCH2CH2OHn041424商品牌号Priminox43Priminox10Priminox20Priminox32

合成方法：5.2.5.3叔胺盐重要品种亲油基中含有酯基的Soromine系列含有酰胺基的Ninol、Sapamine系列Soromine系列重要品种为SoromineA，是战后由IG公司开发生产的，其国内商品牌号为乳化剂FM具有良好的渗透性和匀染性合成：由脂肪酸和三乙醇胺在160～180℃下长时间加热缩合制得Soromine系列其它产品：SoromineDB、SoromineAF和SoromineA等。Ninol（尼诺尔）系列结构通式性能：长碳链烷基和酰胺键相连，抗水解性能较好合成方法：由脂肪酸与二乙醇胺反应制得尼诺尔是化妆品中普遍使用的非离子表面活性剂——6501，即椰子油脂肪酸二乙醇酰胺。Sapamine系列结构通式：

C17H33CONHCH2CH2N(C2H5)2·HX特点：分子中烷基和酰胺基相连，不易水解用途：主要用作纤维柔软剂和直接染料的固色剂等根据成盐所使用的酸不同，可以得到不同牌号的产品。表5-9Sapamine主要产品HXCH3COOHHClCH3CHOHCOOH商品牌号SapamineASapamineCHSapamineL合成：油酸与三氯化磷反应生成油酰氯，再与N,N-二乙基乙二胺