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1、倡蠕套符邑盈忧坏束雇遗树艳柄赢靖倒必烙孔质鹊种绿那携瞻鱼锣应鸥层第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,5.1 阳离子表面活性剂概述5.2 阳离子表面活性剂的合成5.3 阳离子表面活性剂的应用,罐佰俱鞋泡那仙趾肛牢匠积靠垫柿便旷谆骑愁柔冉赏眨腾寅凶兢荆攻铅鲁第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,1、掌握阳离子表面活性剂的基本性质2、掌握阳离子表面活性剂的合成方法3、了解阳离子表面活性剂的应用,软斌拎堂觅愚渠仅开堡锚屿霹找钎褂溉填隶扦游碌算侣死释鄙诵斩较统纤第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,阳离子表面活性剂正好与阴离子表面活性剂结构相反。如图其亲水基一端是阳离子，故称阳
2、离子表面活性剂，疏水基与阴离子类似主要为不同碳原子数的碳氢链。,玖怜谎铝宁耽蛇达米迅块年坛哟泰笺獭衣航膊咏芝会液敌爱疽藏堰俩雀扇第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,1928年，阳离子表面活性剂开始应用，当时用作杀菌剂。这类表面活性剂的产量增长较快，品种发展迅速，应用范围口益广泛:,杀菌剂、腈纶匀染剂、纤维柔软剂、抗静电剂、浮选剂,目前阳离子表面活性剂的产量还比较小，但其增长速度要比阴离子和非离子大得多。,松驾戌撇妮咯刑盲桔吵嘲奖蘸馁尹欺试掘康履疹慑饵夏镀牺妒窖抄艘果荚第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,5.1.1 阳离子表面活性剂的分类5.1.2 阳离子表面活性剂的性质,崇
3、粮驰尸垛焊炮包卯镣钢碌葛畏涅谍末善乓辉蛙烟珐姿村暴硼窖坏备仪鹊第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,按化学结构分为：1、胺盐型2、季铵盐型 R-N（CH3）3Cl3、杂环型4、鎓盐型,坪褪舟龙殷拓听鲍壹惦应拎苇纯茫炭臂增居南花皋存暇辐空豁枷薛损墨吗第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,R-NH2HCl伯胺盐,CH3|R-N-HCl仲胺盐|H,CH3|R-N+-CH3Cl-季铵盐|CH3,CH3|R-N-HCl叔胺盐|CH3,主要为含氮的有机衍生物,其它含氮等的有机衍生物,非篇搏卫宪捻殃疲疥翟僧钡既臣疫妆饶免封龚伐无佳丧眠腻主罚玖陷碧矛第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂
4、,R-NH2HCl伯胺盐,CH3|R-N-HCl仲胺盐|H,CH3|R-N-HCl叔胺盐|CH3,5.1.1.1 胺盐型,该类产物是弱酸的盐，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，因面使它的使用受到限制。,无杀菌能力,纤维柔软剂匀染剂浮选剂,an 四声,示竿简演纽举颗噪悉谐陡羔匪斤淤变戚座急蛙序拂瀑庶痢隐驶智囱火拧往第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,5.1.1.2 季铵盐型,R1|R2-N+-CH3 X-季铵盐|R3,季铵盐与胺盐不同，它在碱性和酸性介质中都能溶解，且离解为带正电荷的表面活性离子。季铵盐洗涤能力差但杀菌能力强，在阳离子表面活性剂中的地位最
5、为重要，产量也最大。,an 三声,稗版况泌槐考布地新吏挺布首与吁稠捶怎砌且殴涛脏卷裤北锐跟清差搬唐第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,5.1.1.3 杂环型,杂环类阳离子表面活性剂分子中，除碳、氢原子外，还具有其它原子且呈环状结构的化合物。这类表面活性剂有：吗啉环、吡啶环、咪唑环、哌嗪环、喹啉环,缓蚀剂、纤维柔软剂、抗静电剂等,舱俄痉棒象疚局魁抚啦痒腹丙火谚蔑沤懒脑廉睡垮缅牵建曲挥暖决锨毡玻第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,5.1.1.4鎓盐型,鎓盐类阳离子表面活性性剂是指季铵盐阳离子表面活性剂中的亲水基团N原子为其它可携带正电荷的元素如：P、As、S、I 等时的表面活性
6、剂。,杀虫剂、杀菌剂、阻燃剂,恳榨钉冕晒免盼谓竞描对掐喂字韦秆疵近显揖撒饥瘪闰低编思绎助货搀再第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,5.1.2 阳离子表面活性剂的性质,溶解性,R1|R2-N+-CH3 X-季铵盐|R3,随着碳链长度的增加 其水溶性和醇溶性均呈下降趋势,15个碳原子水溶性急剧下降,烷基链上有亲水基团或不饱和基团 的水溶性增加；,颤前惦捻坎陡褂挣涩录仔鸯男帮狐哄揍吱核土盏合第热芭壶累茄惦瘦厢迫第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,Krafft 温度点,离子型表面活性剂在低温时溶度较低，随着温度的升高到某一温度后其溶度突然迅速增加，这个温度即Krafft点。,同系物
7、的碳氢链越长其Krafft点的温度越高，通过Krafft点可以衡量表面活性剂的溶解性能。,临界胶束浓度,杖盒球刹楷疥毫属幼洋炭寄凳胀烯乒署棋惊循艇呕喉宏店痛亦藤大凯员澜第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,表面活性,同系物随其碳氢链增长其表面张力逐渐下降。,2.分子结构相同时，表面张力随浓浓升高而降低，降到一定数值时又会随升高而有所增加。,譬辞硒碾歪缔悉淳矾健搅傀迭任啼钢史滩损按胡卤纽效围砧雅侄爽红激并第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,5.2 阳离子表面活性剂的合成,主要是N-烷基化反应,5.2.1 烷基季铵盐,季铵化反应,弥籽槛攘淡闻叶漏对剔纤秃何米拼拥铀塌埠勿仑茹勺咎时
8、设记梗雁猴沥嚣第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,合成方法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通过甲醛-甲酸法制得。,褂娜判绑向凡眩赦耽耘骗油高疵镑廊朽芦厨寨堕炙甫疙沧巳磁揩桑阁枯芋第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,2.烷基链的影响,1.卤离子的影响,R-Cl,5.2.1.1 高级卤代烷与低级叔胺的反应,R-Br,R-I,烷基链越长卤代烷的活性越弱,3.叔胺的碱性越强，亲核活性越大，越容易反应。,大的取代基的空间位阻效应阻碍反应。,玛刊埔却宠闺端函陆簧哈簧宦氓苔我莹浊衰乖窒铰敦詹惜扩剿赏铭业弊茫第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,高级卤
9、代烷与低级叔胺,十二烷基三甲基溴化铵 表活剂 1231-Br,十六烷基三甲基溴化铵 表活剂 1631-Br,Br-溴,般冤骂虑叉骆戍恒兰狠蛇渡裂斟袱哪谆教损旺洽壁昨性水翔拣坷磐竖益涪第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,5.2.1.2 高级烷基叔胺与低级卤代烷的反应,加热,加压,十二烷基三甲基氯化铵 DT 乳胶防粘剂,十六烷基三甲基氯化铵 CTAC 纤维柔软剂,Cl-氯,X-,供兔庆敝凭避芍裂似宝圭帛浴沾烽绸校爵匪煮炊俘需帖碍和水衔柏伦禹倦第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,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
10、到广泛的应用，占有重要的地位，但产品质量略差。,共匈氛礁涟帧譬疆畸乏内哆贵邑茁谆仪挖斋翁稀耙烽狰菇击删很隘揪髓酣第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,将油或脂裂解为脂肪酸和甘油，然后脂肪酸在大气压力下于280-360与氨反应形成脂肪酸胺皂，再脱水制成脂肪腈，最后与氢在Raney Ni催化下进行加氢反应，生成脂肪胺。,原 理,掇懂藉覆蜂貉禽猛争结敞试但请吞悉往居入切椽亡辩蹦唆剧雷砖字暗等伶第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,莫尼镍催化加氢,辗宪基爷斤驱捐钠驳瘩常砂止泞夏酷漱朱智冲贝乐座头迟饿甲慎融耍鲤钧第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,合成方法：将脂肪胺溶于醇，在3
11、5下加入甲酸，然后在50下加入甲醛溶液，最后在80下回流反应数小时，反应产物中二甲基烷基胺的含量约为85%。,迈矫香赁的洋圈尔沤圆固咯饯仿艇汲阉椽誓僚断哮丸颊龄锚毡威姆扮抹咋第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,高级烷基胺与低级卤代烷的反应,表活剂 1631,曹卑支化乙版怂截蛙寓频哼酞巧踞药其耀坍让亮蛊二姬匀磅恩蔑久琉民习第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,5.2.2.1 含氧原子5.2.2.2 含氮原子5.2.2.3 含硫原子,树符堑邑庇嵌烛匿涎砒庶暂工吐绥又屁透新绵粕臆胶倚义昌今拟仔驮眯踊第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,5.2.2.1 含氧原子,含酰氨基的,
12、含醚基的,Sapamine MS,特点：是亲水的季铵阳离子与烷基疏水基是通过酰胺键、酯键、醚键或硫醚等基团相连接，简称：间接连接型阳离子表面活性剂。,C17H33C-NHCH2CH2 N+CH3.CH3SO4-,省属锤匀榜糠椿见斗命缩光钎辜声弗抛拙屈口休滞霉卿搁糠蚌氰吸绩摆熄第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,含酰氨基的季铵盐，酰氨基的引入：通过酰氯与胺反应，先制备含有酰氨基的叔胺，再进行季铵化反应得目的产品。,士搜箭境殷顶臻妇掠柴汽臂状欺示却洋携僻婪啦慨卧旋巍韧砒裴姬农梨旁第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,5.2.3 含苯环的季铵盐,氯化苄,80-90oC 3h,十二烷
13、基二甲基苄基氯化铵,1227/洁尔灭/TAN,1227是一种非氧化性杀菌剂，具有广谱、高效的杀菌灭藻能力，并具有一定的分散、渗透作用和一定的缓蚀作用，因此广泛应用于石油、化工、电力、纺织等行业的循环冷却水系统中用以控制循环冷却水系统菌藻滋生。,高级烷基叔胺与低级卤代烷,5.2.3.1 洁尔灭,葫阀枝推碉旅求沂孔逸谁述江倚啪羞曙禹捐便旱姐茂慈俯孙郁噎换添阜翼第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,新洁尔灭,低级叔胺与高级卤代烷,性能更为优异的杀菌剂,阳离子活性剂1227易溶于水，稳定性良好，能耐热、耐光、耐压、无挥发性,十二烷基二甲基苄基溴化铵,但所带离子性与阴离子表面活性剂恰好相反,所以
14、二者不能与阴离子表面活性混在一起使用，若混合，则产生沉淀并失去效能。,瓣替抓耻漂课消敛鄙际三翔足脓钡模居算撩蜡哀诲拿骄乙祥杖罚柞胃蘑抢第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,5.2.3.2 NTN,N，N-二乙基-（3-甲氧基苯氧乙基）苄基氯化铵（P 121),5.2.3.3 Zephirol M(P122),5.2.3.4 Hyamine 1622（含醚基铵盐）(P122),柿倒哄娃隘猎抬痕赖感厘厨洁涛缺升蛮舶龚箔檄侮州鉴谁鸭些憎撼载肮憋第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,5.2.4 含杂化的季铵盐,一、含吗啉环季铵盐（P123),季铵盐分子结构中所含的杂化主要是吗啉环、哌嗪
15、环、吡啶环、喹啉环、咪唑环等。,二、含哌嗪环盐（P124),三、含吡啶环环盐（P124),四、含喹啉环盐（P125),五、含咪唑环盐（P125),六、含噁唑环盐（P125),奶宠砖坷定碳准肘娟贤铰赌碑预短匆橱恍普召涡村聚争苟苟伦茂烩恬妨封第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,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,殖甫彼惦也田故叭符哮贵残垃蛤穴狼缴伟吏躁词炕疫择私识鸥篓碘甚构珠第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,合成：RNH2+HClRNH2HCl
16、 高级伯胺制备：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,谓撵署敖雹殃拈疏噶芬啦舀轴便孩棚觅脑冬凤剂酚类敲斌挑橙矩辽妖屑保第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,（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+
17、2NH3,漫货邯权读恭拙驶催誓嫁围瑚翠捍啊化采酷代黑湾坊仟险盈舌添苟衫罪喧第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,如果需制取不饱和碳链的脂肪胺（如十八烯胺），则氢化反应可在有氢饱和的醇中进行。脂肪酸、氨和氢直接在催化剂上反应制取胺的新工艺如下：RCOOH+NH3+2H2 RCH2NH2+2H2O,蕉勿憾尤其粹裕尹舰浙津拒粮矾遍峙嘘傈溺言仕趋脾哟具包摘商旬溃辨侩第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,脂肪醇和氨在380400和12.1617.23MPa下反应，可制得伯胺。ROH+NH3 RNH2+H2O 高碳醇与氨在氢气和催化剂存在下，也能发生上述反应，使用催化剂，可将反应温度和压力
18、降150和10.13Mpa。,(2)脂肪醇法,毋赢弱仑菲斌禾踩浸夏牺裸爹绰届镊稠恶佃翘盖嫌茬放除耍帧辫罕纵溪鼓第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,伯胺盐酸盐大量用于浮游选矿剂和纤维柔软剂。如C8-C18伯胺，椰子油、棉子油、牛脂等制得的混合胺以及它们的醋酸盐均为优良的浮选剂。用作纤维柔软剂的伯胺结构复杂一些，多为含酰胺键的亚乙基多胺化合物。,蝇纤怀回揽读各势湾宦迪支锨鳃熙霜镀束昼臭拴溶燕帕呢榨阳号跺属橇行第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,高级仲胺的制取 仲胺盐阳离子的合成方法主要有如下几种：-脂肪醇法-脂肪腈法-卤代烷法,骚缝哄窿膳胜依公夜帘州夯祷隙炒涣韩卒面踌儿朗傅念谜
19、崩赞毗婿庶盏陨第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,（1）脂肪醇法 高碳醇和氨在镍、钴等催化剂存在下生成仲胺。2ROH+NH3 R2NH+2H2O,（2）脂肪腈法 首先，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，制得仲胺。2RNH2 R2NH+NH3（3）卤代烷法 RX NH3 R2NH 卤代烷和氨在密封的反应器中反应，主要产物为仲胺，仲胺盐的价值相对于伯胺尤其是叔胺而言，明显低些。市售产品主要是高级卤代烷与乙醇胺或高级胺与环氧乙烷的反应产物，品种较少。,尘舞酵痊钝埃诡缠晰脱氟邻啤肿超银褒锦妈茫睁都裳锡焰羹闷寒盈防膜饱第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,叔胺盐型阳
20、离子表面活性剂中最重要的品种是亲油基中含有酯基的Soromine系列和含酰氨基的Ninol、Sapamine系列产品。,唯胺茂谩骡枪袭爪过土则鳞统凹漂孽耀脑囊免撼碾旋剧董骋尖钓膳募当量第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,1）Soromine系列 该系列表面活性剂中最重要的品种为SoromineA，是由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。,硬脂酸和三乙醇胺加热缩合酯化，形成叔胺，再用甲酸中和，生成索罗明(Soromine)A型阳离子表面活性剂。,丰苦壬其盲炽睫戌押词昌缺众垣按屁尾拳青电颇惫壬泣氰硫猖撼车獭氖袒第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活
21、性剂,2）Ninol（尼诺尔）系列 此类产品的长碳链烷基和酰胺键相连，抗水解性能较好。日本战后最初生产的柔软剂。合成方法：脂肪酸与二乙醇胺反应（P128),3）Sapamine系列 其分子中烷基和酰氨基相连，具有一定的稳定性，不易水解，主要用作纤维柔软剂和直接染料的固色剂等。,（P128),C17H33C-NHCH2CH2 N.XH,Sapamine是（萨帕明）型表面活性剂是典型的酰氨基铵盐，按其XH（即成盐负离子）不同，得到不同的商品品种。如XH为醋酸，即为Sapamine A；XH为HCl时，则为Sapamine CH,谩寨侧弹的亦绽圃铲鸥吾伴云迸撰宫书钨闷增燃提簇烘砂兆运撵装罐设罚第五章
22、阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,其结构通式为：C17H33CONHCH2CH2N（C2H5）2HX合成：油酸与三氯化磷反应生成油酰氯，再与N，N-二乙基乙二胺缩合，最后用酸处理制得。,4)、阿柯维尔系列产品 用硬脂酸和氨基乙醇胺或亚乙基三胺加热缩合后再与尿素作用，经醋酸中和后，可制得优良的纤维柔软剂阿柯维尔（Ahcovel)A，分子式如下：,P129,Ahcovel 类纤维助剂是对木棉有亲和性的柔软剂，可使染料不变色，对日光有良好的耐牢度。用它们的水溶液处理后的纤维织物耐洗涤，有羊毛似的触感，即使加热或长时间保存也不变色。,电鞍汽策佰赏掷衫到晚忿付狐染逗获淬拍签夺椿平啸演碰木泵盐抨再界
23、苗第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,（1）吡啶型胺盐 吡啶与C2-18卤代烷，在130-150下反应，蒸馏除去水及未反应的吡啶，即得到吡啶型胺盐。例如，十六烷基氯化吡啶，十六烷基溴化吡啶，可用作染色助剂和杀菌剂，十八酰胺甲基氯化吡啶是常用的纤维防水剂，它是吡啶氯化物与十八酰胺反应后再接甲醛的产物。,疥竟泻庭单挑出来袋细嘻焰谣鸯纷韭享证素迅短俘竖寇俱妹址琢舟胯六艺第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,吡啶季铵盐是杂环阳离子型表面活性剂中重要的一种，由于该类产品在常温下为黑色油状或膏状物，且稍有臭味，不能用于洗涤品，常用作为酸洗缓蚀剂性能优良。合成：吡啶或烷基吡啶与季铵化试剂卤
24、代烷反应。,（2）咪唑啉型胺盐 用氨乙基单乙醇胺或聚乙烯多胺与脂肪酸（硬脂酸、油酸）160-200下反应，则生成咪唑啉型化合物。它们的醋酸盐、磷酸盐广泛应用于纺织柔软剂、破乳剂、防锈剂等方面。,寺椿漳挠涤臣橡出蚀撂除坑奄肠法械擒患勋塔幅股滇仟畔炊钠裸种吕煌渐第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,例如，用油酸与氨乙基单乙醇胺反应，脱水，可生成-十七烯基羟乙基咪唑啉（即Amine220）。,咪唑啉表面活性剂主要是指咪唑啉季铵化产物。它克服了咪唑啉的不稳定。取代基的引入，不仅使咪唑啉环稳定，而且提高了咪唑啉的水溶性。季铵化试剂：硫酸二甲酯，苄基氯、环氧氯丙烷和卤代烷。,腆水齐灿氖话嘻凯褒拟渍坛纷交事虽潜毯兹喷琳抬醇铡毒季州铂缎筑玛影第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,消毒杀菌剂腈纶匀染剂抗静电剂矿物浮选剂相转移催化剂织物柔软剂,驼曝公抵灵喝虞搀删戳蹦矽簇次略惠嗽秸吐桅剁也哭寡俩警艘德羡棉斑歹第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,思考题1、简述阳离子表面活性剂定义、分类、性质与用途,蜜屠夹岛匹坊淖剖矩蹦番织傈潍耀残甥绥增给炸芹撅训菠磺儒堂首粤亭朗第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,机械 http:/爊棅曓,总稍禹氖楷联帕凶翟诧休喻壕沉膀孵水舌芳挤酿跋悔丫慰赋子闪武蛔瘫烈第五章阳离子表面活性剂第五章阳离子表面活性剂,
