第二章阳离子表面活性剂.pptx

第二章阳离子表面活性剂2 2、6 6、1 1阳离子表面活性剂得应用特点阳离子表面活性剂得应用特点 l不适用于洗涤不适用于洗涤l一般纤维织物和固体表面均带有负电荷一般纤维织物和固体表面均带有负电荷,当使用阳离子表当使用阳离子表面活性剂时面活性剂时,她吸附在基质和水得表面上她吸附在基质和水得表面上,由于阳离子表由于阳离子表面活性剂与基质间具有强烈得静电引力面活性剂与基质间具有强烈得静电引力,亲油基朝向水相亲油基朝向水相,使基质疏水使基质疏水,因此因此,不适用于洗涤不适用于洗涤;电荷相吸电荷相斥洗涤去污作用无洗涤去污作用l杀菌作用显著杀菌作用显著l很稀得溶液很稀得溶液(1/10000-1/100000)(1/10000-1/100000)即有杀菌效果即有杀菌效果,这就是由于这就是由于细菌被强力吸附后细菌被强力吸附后,阻止了细菌得呼吸作用和糖解作用所致阻止了细菌得呼吸作用和糖解作用所致 具有良好得抗静电作用具有良好得抗静电作用当阳离子表面活性剂吸附吸在纤维表面当阳离子表面活性剂吸附吸在纤维表面,形成一定向吸附膜形成一定向吸附膜后后,中和了纤维表面得负电荷中和了纤维表面得负电荷,减少了因摩擦产生得自由电减少了因摩擦产生得自由电子子,因而因而,具有良好得抗静电作用具有良好得抗静电作用;广泛应用于纤维得柔软整理剂广泛应用于纤维得柔软整理剂阳离子表面活性剂能显著降低纤维表面得摩擦系数阳离子表面活性剂能显著降低纤维表面得摩擦系数,具有良具有良好得柔软平滑性能好得柔软平滑性能;阳离子表面活性剂不能与肥皂等阴离子表面活性剂混阳离子表面活性剂不能与肥皂等阴离子表面活性剂混用用,否则将引起阳离子活性物沉淀而失效。否则将引起阳离子活性物沉淀而失效。l几乎所有得阳离子表面活性剂都就是含氮化合物几乎所有得阳离子表面活性剂都就是含氮化合物,即有即有机胺得衍生物。机胺得衍生物。l主要有季铵盐主要有季铵盐(RNRRNR3 3+A A-)、烷基吡啶翁烷基吡啶翁(RCRC5 5H H5 5N N+A A-)。l以十六烷基三甲基氯化铵为例以十六烷基三甲基氯化铵为例,表示为表示为:l见书见书P53P53表表3-73-72、6、2胺盐型阳离子表面活性剂胺盐型阳离子表面活性剂 ammonium cationic surfacantsl所有得铵盐型阳离子表面活性剂都可通过胺与酸得中和作所有得铵盐型阳离子表面活性剂都可通过胺与酸得中和作用制得。用制得。l胺盐型阳离子表面活性剂制备胺盐型阳离子表面活性剂制备:l有机胺有机胺(高级伯胺、仲胺和叔胺高级伯胺、仲胺和叔胺)与酸与酸(盐酸、醋酸、钾酸、盐酸、醋酸、钾酸、氢溴酸、硫酸等氢溴酸、硫酸等)制得。制得。有机胺制备有机胺制备中和中和酸酸Preparation of organic ammoniumneutralizationtarget product目标产物目标产物9大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流lE、g(十二烷基二甲基叔胺醋酸盐十二烷基二甲基叔胺醋酸盐)应用应用:可在酸性介质中作乳化、分散、润湿剂可在酸性介质中作乳化、分散、润湿剂,也用作矿物浮也用作矿物浮选剂、颜料粉末表面憎水剂。选剂、颜料粉末表面憎水剂。缺点缺点:当溶液当溶液pHpH7 7时时,胺易从水中游离析出胺易从水中游离析出,从而失去从而失去表面活性表面活性l一般按起始胺得不同分为一般按起始胺得不同分为:l高级胺盐型阳离子表面活性剂高级胺盐型阳离子表面活性剂;l低级铵盐型阳离子表面活性剂。低级铵盐型阳离子表面活性剂。l前者多由高级脂肪胺与盐酸或醋酸进行中和前者多由高级脂肪胺与盐酸或醋酸进行中和反应制得反应制得,常用作缓蚀剂、捕集剂、防结块常用作缓蚀剂、捕集剂、防结块剂等。剂等。1、高级伯胺得制取高级伯胺得制取 l(1)脂肪酸法脂肪酸法fatty acid l传统法传统法:脂肪酸与氨在脂肪酸与氨在0、4-0、6MPa、300-320下反下反应生成脂肪酰胺应生成脂肪酰胺,脱水生成腈脱水生成腈,再加氢还原再加氢还原:Preparation of high organic ammoniuml加氢还原得工业上得工艺条件加氢还原得工业上得工艺条件:l压力压力2 2、94-694-6、8787MPa,MPa,温度温度120-150120-150。l少量仲胺少量仲胺,叔胺副产物叔胺副产物l脂肪酸、氨和氢直接在催化剂上反应得:新工艺:一步法catalyst(2 2)脂肪醇法脂肪醇法fatty alcoholfatty alcohol 脂肪醇和氨在脂肪醇和氨在380-400380-400、1212、16-1716-17、23 23 MPaMPa下下,可制得伯胺。可制得伯胺。l2、高、高级仲胺得制取仲胺得制取l脂肪醇法脂肪醇法l 高级醇和氨在镍、钴催化剂下生成仲胺高级醇和氨在镍、钴催化剂下生成仲胺 。l注意注意:制制备条件与伯胺得区条件与伯胺得区别脂肪腈法脂肪腈法fatty nitrilefatty nitrile首先将脂肪腈在低温下转化为伯胺首先将脂肪腈在低温下转化为伯胺,然后在铜铬催化剂下然后在铜铬催化剂下脱氢脱氢,得到仲胺。得到仲胺。l卤代烷法卤代烷法lalkylogen;alkyl halide;haloalkanealkylogen;alkyl halide;haloalkane l卤代烷和氨在密闭得反应器中反应卤代烷和氨在密闭得反应器中反应,主要产物为仲胺。主要产物为仲胺。l3、高高级叔胺得制叔胺得制备l叔胺就是制取季铵盐得主要原料叔胺就是制取季铵盐得主要原料,季铵盐就是阳离子表面活性季铵盐就是阳离子表面活性剂中得一个大类剂中得一个大类,用途较广。用途较广。l伯胺与环氧乙烷或环氧丙烷反应制备叔胺伯胺与环氧乙烷或环氧丙烷反应制备叔胺l此为工业上制备叔胺得重要方法此为工业上制备叔胺得重要方法:l在碱性催化剂可进一步反应在碱性催化剂可进一步反应,生成聚醚链。生成聚醚链。分子链中随着聚氧乙烯含量得增加分子链中随着聚氧乙烯含量得增加,产物得非离子性也增加产物得非离子性也增加;但在水中得溶解度却不随但在水中得溶解度却不随pHpH值得变化而改变。值得变化而改变。故也称为阳离子表面活性剂得非离子化。故也称为阳离子表面活性剂得非离子化。l作业作业1 1:写出二乙醇胺在碱性催化剂作用下生成聚醚链写出二乙醇胺在碱性催化剂作用下生成聚醚链得反应机理及方程式。得反应机理及方程式。l脂肪酸与低级胺反应制取叔胺脂肪酸与低级胺反应制取叔胺l由此法制得得叔胺由此法制得得叔胺,成本低成本低,性能好性能好,大多用于纤维柔软大多用于纤维柔软整理剂。如硬脂酸和三乙醇胺加热缩合酯化整理剂。如硬脂酸和三乙醇胺加热缩合酯化,形成叔胺形成叔胺,再用甲酸中和再用甲酸中和,得到索罗明得到索罗明(Soromine)ASoromine)A型阳离子表面型阳离子表面活性剂。活性剂。l用硬脂酸和氨基乙醇胺或二亚乙基三胺加热缩合后再用硬脂酸和氨基乙醇胺或二亚乙基三胺加热缩合后再与尿素作用与尿素作用,经醋酸中和后经醋酸中和后,可制得优良得纤维柔软剂可制得优良得纤维柔软剂阿科维尔阿科维尔(Ancovel)Ancovel)。l作业作业2 2:写出用硬脂酸和氨基乙醇胺或二亚乙基三胺加写出用硬脂酸和氨基乙醇胺或二亚乙基三胺加热缩合后再与尿素作用热缩合后再与尿素作用,经醋酸中和后经醋酸中和后,制阿科维尔制阿科维尔(Ancovel)Ancovel)得方程式。得方程式。l非对称叔胺得制备非对称叔胺得制备l非对称叔胺就是合成季铵盐得中间体。通常她就是由一个非对称叔胺就是合成季铵盐得中间体。通常她就是由一个C C8 8以上长碳链和两个短碳链以上长碳链和两个短碳链(如甲基、乙基或苄基等如甲基、乙基或苄基等)组成。组成。合成路线合成路线:a a长碳链氯代烷与低碳得烷基仲胺生成叔胺。长碳链氯代烷与低碳得烷基仲胺生成叔胺。反应温度反应温度130-170,130-170,压力压力1 1、01-401-4、05 05 MPa,MPa,制得叔胺需蒸制得叔胺需蒸馏纯化馏纯化,否则色泽很深。否则色泽很深。lb b-烯烃制取叔胺烯烃制取叔胺 l此法成本低此法成本低,较为先进。较为先进。C C 脂肪腈与二甲胺、氢在镍催化剂下反应脂肪腈与二甲胺、氢在镍催化剂下反应 ld d 脂肪伯胺与甲酸、甲醛混合物反应脂肪伯胺与甲酸、甲醛混合物反应 e e脂肪伯胺或仲胺在甲醛存在下加氢反应脂肪伯胺或仲胺在甲醛存在下加氢反应 lf f 脂肪醇与二甲胺反应脂肪醇与二甲胺反应l反应条件为铜铬催化剂反应条件为铜铬催化剂,250-300,20,250-300,20、27-2527-25、33 33 MPaMPa。2、6、3 季铵盐型阳离子表面活性剂季铵盐型阳离子表面活性剂 l季铵盐与胺盐得区别季铵盐与胺盐得区别:l季铵盐就是强碱得盐季铵盐就是强碱得盐,无论在酸性还就是碱性无论在酸性还就是碱性溶液中均可溶解溶液中均可溶解,并解离成带正电荷得铵根离并解离成带正电荷得铵根离子。子。l胺盐为弱酸得盐胺盐为弱酸得盐,对对pHpH较为敏感较为敏感,在碱性条件下在碱性条件下则游离成不溶于水得胺则游离成不溶于水得胺,而失去表面活性。而失去表面活性。l常用得烷化剂为氯甲烷或硫酸二甲酯。她们得种类繁常用得烷化剂为氯甲烷或硫酸二甲酯。她们得种类繁多多,产量在各类阳离子表面活性剂中占首位。产量在各类阳离子表面活性剂中占首位。l在工业上有实用价值得季铵盐有下列三种类型在工业上有实用价值得季铵盐有下列三种类型:l长碳链季铵盐长碳链季铵盐,l咪唑啉季铵盐咪唑啉季铵盐l吡啶季铵盐。吡啶季铵盐。季铵盐制备季铵盐制备:脂肪叔胺脂肪叔胺烷基化烷基化季铵盐季铵盐tertiary aminealkylationquaternary ammonium salttertiary amine长碳链季铵盐咪唑啉季铵盐吡啶季铵盐(R1=C8C26,R2=C8C26或CH3,X=X=Cl或Br)l长碳链季铵盐就是阳离子表面活性剂中产量最大得一类,由叔胺与卤代烷反应制得:不受pH影响,在酸、碱及中性介质中均稳定。l1、由伯胺、仲胺、叔胺制取季铵盐、由伯胺、仲胺、叔胺制取季铵盐 l高级脂肪胺中加入氢氧化钠高级脂肪胺中加入氢氧化钠,加压下与氯甲烷反应制得。加压下与氯甲烷反应制得。l此法为广泛使用得方法此法为广泛使用得方法,反应在极性溶剂反应在极性溶剂(水或乙醇水或乙醇)中中进行较为迅速。为提高产率进行较为迅速。为提高产率,必须保证反应物不呈酸性必须保证反应物不呈酸性,因此要加因此要加入入Na2CO3、K22CO3等等。思考思考:1、该反应为什么在、该反应为什么在极性溶剂中极性溶剂中反应迅速反应迅速?2、加入、加入Na2CO3、K22CO3得目得就是什么？得目得就是什么？(下节课提问下节课提问)l如十二烷基三甲基氯化铵如十二烷基三甲基氯化铵(防粘剂防粘剂DTDT或或1231),1231),合成如下合成如下:代表产品代表产品:十二烷基三甲基溴化铵十二烷基三甲基溴化铵(阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂1231);1231);十八烷基三甲基氯化铵十八烷基三甲基氯化铵(阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂1831);1831);十六烷基三甲基溴化铵十六烷基三甲基溴化铵(阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂1631)1631)。l注意注意:反应条件反应条件l2 2、低级叔胺与卤代烷反应制取季铵盐、低级叔胺与卤代烷反应制取季铵盐 l反应条件反应条件:加压下加压下60-8060-80。60-80一定压力一定压力l如烷基二甲基叔胺与氯化苄反应制得。如烷基二甲基叔胺与氯化苄反应制得。代表产品代表产品:十二烷基二甲基苄基氯化铵十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227(1227)国内商品明为国内商品明为12271227或洁尔灭或洁尔灭,就是消毒杀菌剂就是消毒杀菌剂,也用于聚丙也用于聚丙烯腈染色得缓染剂。若阴离子为溴时则为新洁尔灭烯腈染色得缓染剂。若阴离子为溴时则为新洁尔灭,就是一种就是一种很强得阳离子杀菌剂。很强得阳离子杀菌剂。l十八烷基二甲基苄基氯化铵十八烷基二甲基苄基氯化铵1831:l外观淡黄色固状物外观淡黄色固状物,活性物含量活性物含量90、0%,游离胺含量游离胺含量2、0%,pH值值(10%水溶液水溶液)4、08、0l性能与用途性能与用途:淡黄色固状物淡黄色固状物,在水中离解产生阳离子活在水中离解产生阳离子活性基团性基团,具有杀菌、乳化、抗静电、柔软及润肤性能具有杀菌、乳化、抗静电、柔软及润肤性能,能溶于乙醇、异丙醇、乙二醇等有机溶剂。能溶于乙醇、异丙醇、乙二醇等有机溶剂。l本品性质稳定本品性质稳定,耐光和热、耐酸但不耐碱、耐硬水、耐光和热、耐酸但不耐碱、耐硬水、耐无机盐耐无机盐,无挥发性无挥发性,宜长期贮存。宜长期贮存。