阳离子表面活性剂的类型及发展状况有哪些？的作用

阳离子表面活性剂主要是含氮有机胺衍生物。由于分子中的氮原子含有孤对电子，它可以通过氢键与酸分子中的氢结合，使氨基带正电。因此，它们仅在酸性介质中具有良好的表面活性；但在碱性介质中易沉淀，失去表面活性。除含氮阳离子表面活性剂外，还有少数含有硫、磷、砷等元素的阳离子表面活性剂。

01 发展状况

阳离子表面活性剂在工业上的广泛应用已久，需求量逐年快速增长。但由于其主要用途是杀菌剂、纤维柔软剂、抗静电剂等特殊用途，与阴离子表面活性剂关系密切，与非离子表面活性剂相比，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。 1981年工业阳离子表面活性剂品种有18个，占工业表面活性剂品种总数的13.5%。到1990年，这一数字上升到45个，占15.5%。包括民用品种在内，共有105个品种。但由于应用范围窄，阳离子表面活性剂用量少，产量非常小。直到2002年，年产量仍然只有几千吨，不到表面活性剂总产量的1%。阳离子表面活性剂一般具有良好的乳化、润湿、洗涤、杀菌、柔软、抗静电和防腐性能。由于其特殊的性能和应用，它们具有良好的发展潜力。随着工业和民用应用范围的不断扩大，其品种和需求量将不断增加。

02 主要类型

最具商业价值的阳离子表面活性剂是有机氮化合物的衍生物，其正离子电荷由氮原子携带，也有一些新型阳离子表面活性剂，其正离子电荷由磷、硫、碘等原子携带，和砷携带。根据阳离子表面活性剂的化学结构，主要可分为胺盐型、季铵盐型、杂环型和硅氧烷盐型四种。

胺盐型

胺盐型阳离子表面活性剂是伯胺盐、仲胺盐和叔胺盐表面活性剂的总称。它们的性质非常相似，许多产品是伯胺和仲胺的混合物。这类表面活性剂主要是脂肪胺和无机酸的盐类，只溶于酸性溶液。在碱性条件下，胺盐易与碱反应生成游离胺，降低其溶解度，因此使用范围受到限制。

季铵盐型

季铵盐型阳离子表面活性剂是阳离子表面活性剂中最重要的一种，其性质和制备方法不同于胺盐型。这类表面活性剂既溶于酸性溶液，又溶于碱性溶液，具有一系列优良的性能，与其他类型的表面活性剂相容，因此得到广泛应用。

杂环

阳离子表面活性剂分子中含有的杂环主要为含氮吗啉环、吡啶环、咪唑环、哌嗪环和喹啉环。

盐类

阳离子表面活性剂根据杂原子的不同可分为含N、P、As、S、I等元素的表面活性剂，但这种分类方法很少使用。根据带正电荷的原子，阳离子表面活性剂还包括盐类、锍盐、碘盐和盐类化合物。

03合成方法

合成阳离子表面活性剂的主要反应是N-烷基化反应，叔胺与烷基化剂反应生成季铵盐，又称季铵盐反应。

烷基季铵盐

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阳离子表面活性剂的合成，已广泛用作杀菌剂、纤维柔软剂、矿物浮选剂和乳化剂。其结构特点是有四个烷基与氮原子相连，即铵离子的四个氢原子全部被烷基取代，通常只有一个或两个烷基是长链烃烷基，其余为烷基。碳原子数为一或二。根据其结构特点，烷基季铵盐的合成方法主要有三种，即高级烷基卤化物与低级叔胺反应制备、高级烷基胺与低级卤代烷基反应制备、甲醛制备。 -甲酸法。

含杂原子的季铵盐

所谓含杂原子的季铵盐一般是指在疏水烃链中含有O、N、S等杂原子的季铵盐，即亲油基团中含有酰胺键、醚键、酯键或硫醚键表面活性剂。由于亲水基季铵盐阳离子与烷基疏水基团是通过酰胺、酯、醚或硫醚等基团连接，而不是直接连接在一起，因此也有人将这类季铵盐称为间接连接的阳离子。表面活性剂。

含苯环的季铵盐

这些表面活性剂主要用作杀菌剂、发泡剂、润湿剂和固色剂。在合成过程中，引入芳环的主要方法是使用苄基氯作为烷基化试剂与叔胺反应。苄基氯由甲苯的侧链氯化反应制得。为避免苯环发生氯化反应阳离子表面活性剂的合成，反应需在搪瓷釜或搪玻璃塔式反应器中进行。

含杂环的季铵盐

季铵盐分子中所含的杂环主要为吗啉环、哌嗪环、吡啶环、喹啉环和咪唑环。

胺盐型

胺盐型阳离子表面活性剂主要有长链烷基伯胺盐、仲胺盐和叔胺盐。

阳离子表面活性剂具有良好的杀菌、柔软、抗静电、防腐效果和一定的乳化、润湿性能，常用作相转移催化剂。然而，这类表面活性剂很少单独用作去污剂，因为在水溶液中，特别是在碱性水溶液中，许多基材的表面通常带负电。在应用过程中，带正电的表面活性剂会使基材表面形成亲水基团向内、疏水基团向外排列，使基材表面呈疏水性，不利于洗涤，甚至产生负面作用。此外，该类表面活性剂的主要应用领域并不像其他表面活性剂那样，用于降低表面张力，而是将其结构特性用于其他特殊方面。