什么是阳离子表面活性剂?

[拼音]：yanglizi biaomian huoxingji

[外文]：cationic surfactant

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，少数为含硫或磷原子的阳离子。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。阳离子表面活性剂带有正电荷，与阴离子表面活性剂所带的电荷相反，两者配合使用一般会形成沉淀，丧失表面活性。它能和非离子表面活性剂或两性表面活性剂配合使用。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，可按阳离子的化学结构分为胺盐型和季铵盐型。

将伯胺、仲胺或叔胺和无机酸或有机酸中和，即可得到相应的胺盐，反应通式如下：

RNH2+HX─→[RN+H3]X-

R2NH+HX─→R2N+H2]X-

R3N+HX─→[R3N+H]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（见酰化）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。

由叔胺和烷化剂经季胺化反应而成：

R3N+RX─→[R4N+]X-

R为烃基，其中至少有一个是碳原子数为10～18的长碳链烃基，其余的烃基常是甲基、乙基或苄基。X是卤族元素或其他阴离子基团。季铵盐在酸性、中性或碱性介质中均呈季铵离子，这是季铵盐型与胺盐型阳离子表面活性剂在化学性质方面的重要区别。因此，季铵盐型阳离子表面活性剂不受介质pH的影响，始终保持着带有正电荷的表面活性部分。

季铵盐在水中的溶解度与烃基碳链的长度有关，当烃基的碳原子数为8～14时，易溶于水；当碳原子数为16～18时，则难溶于水。季铵盐只含有一个长碳链烃基时，能溶于水或极性有机溶剂，但不溶于非极性有机溶剂，主要用作织物染整助剂和杀菌消毒剂。当含有两个长碳链烃基时，则几乎不溶于水，而易溶于非极性有机溶剂，主要用作织物柔软剂。此外，季铵盐型阳离子表面活性剂还可用作相转移催化剂、纤维防水剂、抗静电剂等。重要的季铵盐一般都是氯化物或溴化物。季铵盐的商品通常是10％～75％的水（或有机溶剂）溶液。

参考书目

E.Jungermann，Cationic Surfactants，MarcelDekker，New York，1970.