第5章阳离子表面活性剂祥解.ppt

表面活性剂化学 第 五 章阳离子表面活性剂 阳离子表面活性剂主要为有机胺衍生物，分子中的氮原子含有孤对电子而易于以氢键与酸分子中的氢结合，使氨基带正电,如下图。 阳离子表面活性剂在酸性介质中具有良好的表面活性。 5.1.1 阳离子表面活性剂的分类 (a) 胺盐型阳离子表面活性剂 (b) 季铵盐型阳离子表面活性剂 (c) 杂环型阳离子表面活性剂 (d) 鎓盐型阳离子表面活性剂 季铵盐型阳离子表面活性剂的实例是缓染剂DC，即十八烷基二甲基苄基氯化铵，结构式为： 疏水性烷基链的个数和链上的取代基影响阳离子表面活性剂的溶解性能。 如：烷基链上有亲水基团或不饱和基团的水溶性会增加。 通常，阳离子表面活性剂的Krafft点与疏水基碳氢链的长度呈线性关系，并可表示为： Krafft点 = a + bn 式中，a、b为常数，n为碳氢链所含碳原子的个数。因此，碳氢链越长，n值越大，则阳离子表面活性剂的Krafft点越高，它将会越难溶于水溶液中，溶解度越低。 即同系物的碳氢链越长其Krafft点的温度越高，通过Krafft点就可以衡量表面活性剂的溶解性能。 ⑶ 临界胶束浓度 随着烷基碳氢链的长度增加，季铵盐型阳离子表面活性剂的临界胶束浓度降低。 5.2 阳离子表面活性剂的合成 合成阳离子表面活性剂的主要反应是N-烷基化反应，而叔胺与烷基化试剂作用，生成季铵盐的反应也可以称为季铵化反应。 烷基季铵盐的合成方法主要有三种，即： (a) 高级卤代烷与低级叔胺反应 (b) 高级烷基胺与低级卤代烷反应 (c) 甲醛-甲酸法 合成： 反应物配比为： 溴代烷：三甲胺=1:（1.2-1.6） 反应温度为60~80℃，在水介质中进行回流， （若制十六烷基三甲基溴化铵，则在醇溶液中回流）。 制备二甲基烷基胺的最古老的方法(20世纪60年 代苏联开发），这种方法工艺简单，成本低廉，因 此在工业上得到广泛的应用，占有重要的地位，但 产品质量略差。 (a) 含氧原子 (i) 含酰胺基的季铵盐 合成方法：酰胺基的引入通常是通过酰氯与胺反应实现的，在合成表面活性剂的过程中，首先制备含有酰胺基的叔胺，然后进行季铵化反应即可得到目标产品。 此外，由脂肪酸和伯胺直接进行N-酰化反应是合成酰胺基化合物的另一种方法。 (ii) 含醚基的季铵盐 含醚基的季铵盐型表面活性剂通常具有如下结构： 合成方法：在苯溶剂中十八醇与三聚甲醛以及氯化氢充分反应，分离并除去水，减压蒸馏即得到十八烷基氯甲基醚。然后再以十八烷基氯甲基醚为烷基化试剂，与三甲胺N-烷基化反应制得产品。 (c) 含硫原子 在亲油基长链烷基上含有硫原子的表面活性剂的合成方法主要分两步，反应式为： 第一步： 以氯化苄为原料而合成的含有苯环的季铵盐主要有： (a) 洁尔灭 (b) NTN (c) Zephirol M (d) Hyamine 1622 (d)Hyamine 1622 5. 2. 4 含杂环的季铵盐的合成 高级伯、仲、叔胺与酸中和便成为胺盐 伯胺盐 R-NH2HCl 仲胺盐 R-NH(CH3)HCl 叔胺盐 R-N(CH3)2HCl 常用的酸有盐酸、甲酸、乙酸、氢溴酸、硫酸等 性能与用途： 胺盐是弱碱的盐。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。 简单有机胺的盐酸盐或醋酸盐可在酸性介质中用 作乳化散、润湿剂，也常用作浮选剂以及作为颜料 粉末表面的憎水剂。 高级伯胺的制取常用高级伯胺的合成方法有 脂肪酸法和高级醇法。 脂肪酸法 ：以 RCOOH为起点 高级醇法 ：以 ROH为起点 (1)脂肪酸法 脂肪酸与氨在0.4-0.6MPa、300-320℃下反应生成 脂肪酰胺： RCOOH + NH3 → RCONH2 + H2O 然后用铝土矿石作催化剂，进行高温催化脱水， 得到脂肪腈； RCONH→ RCN + H2O 脂肪腈用金属镍作催化剂，加氢还原，可得到伯 胺，仲胺和叔胺， RCN + 2H2 → RCH2NH2 2RCN + 4H2 → (RCH2)2NH + NH3 3RCN + 6H2 → (RCH2)3N +