常规表面活性剂第2部分讲稿.doc

2.2阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂主要是含氮的有机胺衍生物，由于它们分子中的氮含有孤对电子，故能以氢键与酸分子中的氢结合，使氨基带上正电荷。因此,它们在酸性介质中才具有良好的表面活性；在碱性介质中容易与负离子相结合而析出，失去表面活性。其分子溶于水发生电离后，与亲油基相连的亲水基是带阳电荷的表面活性剂。亲油基一般是长碳链烃基。亲水基绝大多数为含氮原子的阳离子。分子中的阴离子不具有表面活性，通常是单个原子或基团，如氯、溴、醋酸根离子等。它能和非离子表面活性剂或两性表面活性剂配合使用。一般阳离子表面活性剂去污力较差，因此通常不用阳离子表面活性剂作洗涤剂。但在特殊的清洗剂中如杀菌消毒洗涤剂中会加入阳离子特别是季铵盐型阳离子表面活性剂。阳离子表面活性剂除具有良好的乳化、润湿、洗涤等性能外，还具有特殊的杀菌、柔软、抗静电、抗腐蚀等性能。用作织物柔软剂、油漆油墨印刷助剂、抗静电剂、杀菌剂、沥青乳化剂。生产阳离子表面活性剂所用的原料:硫酸二甲酯（剧毒）。 目前，实际使用的阳离子表面活性剂主要是由氮原子组成的阳离子，其工业生产的品种很多。除含氮阳离子表面活性剂外，还有一小部分含硫、磷、砷等元素的阳离子表面活性剂。根据氮原子在分子中的位置不同分为胺盐、季铵盐和型杂环型1.胺盐型将伯胺、仲胺或叔胺和无机酸有盐酸、甲酸、乙酸、氢溴酸、硫酸等或有机酸中和，即可得到相应的胺盐，反应通式如下：RNH2+HX─→【RNH3+】X-R2NH+HX─→【R2NH2+】X-R3N+HX─→【R3NH+】X- 式中R为烃基。为了使胺盐具有表面活性,其分子中至少应有一个脂肪族长碳链烃基，碳原子数为10～18；其余可以是低分子的脂肪族或芳香族烃基，亦可是氢原子。式中的X可以是卤族元素,也可以是无机酸根或有机酸根。高级脂肪胺一般可用动物或植物油脂作原料，将油脂经皂化得到的脂肪酸与氨共热，成为脂肪腈，再经加氢还原，便成为脂肪胺。例如：从椰子油可制得以十二胺为主要成分的椰子胺；从牛脂可以制得以十八胺为主要成分的牛脂胺。由于高级脂肪胺的成本较高，因此也有用低级胺与高级脂肪酸通过酯化或酰胺化的方法，制得成本较低的胺盐阳离子表面活性剂。在这类胺盐中，以酰胺结合的胺盐,不易水解断键,比较稳定；以酯键结合的，都存在容易水解断键的缺点。　　胺盐型阳离子表面活性剂在酸性介质中很易溶解，且十分稳定，但在中性及碱性介质中，胺盐会转变成胺，失去离子状态而沉淀析出。如：【R3NH】Cl+NaOH─→R3N+NaCl+H2O 使用胺盐型阳离子表面活性剂时不溶于水，所选的介质应呈酸性。这类表面活性剂常用作纤维柔软剂、抗静电剂、金属表面缓蚀剂、肥料防结块剂、染料固色剂、颜料分散剂、矿石浮选剂等不适合作洗涤剂。 1.高级胺盐型阳离子表面活性剂脂肪胺盐脂肪胺盐是用盐酸、甲酸、乙酸中和烷基伯胺、仲胺和叔胺得到的产物，如: 　　60～70℃ 　　C12H25NH2+CH3COOH========C12H25NH3+·CH3COO-(1)高级伯胺盐高级伯胺盐可由脂肪酸、脂肪醇来制取。 脂肪酸法制备高级伯胺盐是以氧化铝或铁盐等为催化剂，使脂肪酸与氨在260～290℃下进行反应生成脂肪腈，然后在氨和镍(或钴)催化剂存在下将腈氢化转变为高级仲胺，最后以酸中和而制得，反应如下： ?? 目前，按新工艺可以由脂肪酸、氨和氢直接制取高级伯胺： 然后用盐酸中和，得高级的胺盐。 此外，还可以用脂肪酸甘油酯与氨和氢反应制得高级伯胺。由椰子油可制得以十二胺为主的椰子胺，用牛脂可制得以十八胺为主的牛脂胺，由松香可制得松香胺。 脂肪醇法制备高级伯胺盐是将高级脂肪醇与氨在加压、加热下进行反应制得高级伯胺，再以酸中和而得，反应如下： ???? 利用脂肪醇与丙烯腈，在催化剂存在下，羟氰乙基化生成醚腈，再经氢化转化为含有C—O—C键的伯胺，最后以酸中和，制得相应的伯胺盐。反应如下： ??? ??? ??? 高级伯胺盐易溶于水，具有良好的乳化、润湿性能，可用作柔软剂、染色助剂、浮选剂。 (2)高级仲胺盐 制备高级仲胺盐首先需制取高级仲胺。高级仲胺的制法有脂肪醇法、脂肪腈法和卤代烷法。 脂肪醇法是高级脂肪醇与氨在镍(或钴)和氢存在下进行反应生成高级仲胺，反应如下： ??? 脂肪腈法是首先将脂肪腈在低温下转化为伯胺，然后在铜铬催化剂存在下脱氨，制得高级仲胺，反应如下： 卤代烷法是将卤代烷和氨置于密闭反应器中进行反应，生成的产物主要为仲胺。高级仲胺用酸中和即得到高级仲胺盐： 高级仲胺盐的主要产品是高级卤代烷与乙醇胺，或高级胺与环氧乙烷的反应产物。高级仲胺盐在实际生产中用得较少，可用作纤维染色助剂。 (3)高级叔胺盐 高级叔胺盐是胺盐型阳离子表面活性剂中用途最广泛的，是制备季铵