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表面活性剂在洗涤中可分为什么类型

发布时间:2019-06-26 11:27
  
2  阳离子表面活性剂
海安石油小编表示阳离子表面活性剂溶于水就会出现离解,形成的阳离子具有表面活性、其亲水基可以含氮、磷或硫,可是当前工业上具备实际意义的主要是含氮的阳离子表面活性剂。
在含氮的阳离子表面活性剂中,按氮原子在分子结构中的位置又可分为胺盐、季铵盐、氮苯和咪唑啉四类,其中以季铵盐类用途最广,其次是胺盐类。
阳离子表面活性剂具有许多优越性能,除可做纤维用柔软剂、抗静电剂、防水剂和染色助剂外,还可用作矿物浮选剂以及杀菌剂、防锈剂和特殊乳化剂等。
2.1  胺盐型阳离子表面活性剂
按氮原子上的有机取代基数胺盐可分为伯胺盐、仲胺盐和叔胺盐三种,它们在性质上非常接近,且往往混合在一起,所以统称为胺盐型阳离子表面活性剂。这类表面活性剂的憎水基碳数在12~18之间。其主要用途是作纤维助剂、矿物浮选剂、分散剂、乳化剂和防锈剂。胺盐型阳离子表面活性剂按化学结构可分为烷基胺盐型、氨基醇脂肪酸衍生物型、多胺脂肪酸衍生物型和咪唑啉型四种。
(1)烷基胺盐型阳离子表面活性剂脂肪酸或脂肪酸酯与氨共热生成脂肪酸铵,再经加氢还原即得到脂肪族高级胺。脂肪胺与盐酸作用,生成脂肪胺盐酸盐。同样仲胺、叔胺与盐酸中和形成相应的仲胺盐酸盐和叔胺盐酸盐。适合制造烷基胺盐型阳离子表面活性剂的胺有十二烷基胺和十八烷基胺,这类表面活性剂可用作作乳化剂、破乳剂、防锈剂、矿物浮选剂、纤维助剂和颜料分散剂等。
(2)氨基醇脂肪酸衍生物型阳离子表面活性剂  硬脂酸与三乙醇胺加热缩合成叔胺酯,再以甲酸中和,即制得氨基醇脂肪酸衍生物型阳离子表面活性剂。该产品商品名为Soromine A。这种表面活性剂主要用作纤维柔软剂。其不足之处是连接在疏水基上的酯键易发生水解。
(3)多胺脂肪酸衍生物型阳离子表面活性剂  硬脂酸与N,N-二乙基乙二胺加热缩合成酰胺型叔胺,再用乙酸中和,即制得该种阳离子表面活性剂,商品名称为Sapamine A。Sapamine A分子中疏水基与酰胺键相连,故不发生水解。该产品主要用作纤维柔软剂。Sapamine有多种型号产品,例如Sapamine CCH是盐酸盐。美国Arnold Hoffman企业在1940年开发出Ahcove1系列阳离子柔软剂,其中最有代表性的是Ahcove1 A,它是由硬脂酸先与氨基乙基乙醇胺加热缩合,然后与尿素再缩合,最后用乙酸中和而制得。除Ahcove1 A外,还有Ahcove1 G,其组成与A型基本相同,Ah—cove1型产品作为纤维柔软剂使用性能极佳。
(4)咪唑啉型阳离子表面活性剂  N-羟乙基乙二胺或多亚乙基多胺类与脂肪酸在200~250℃下进行反应,即可制得咪唑啉衍生物的新胺,再以盐酸中和得咪唑啉型阳离子表面活性剂。这种类型的表面活性剂可用作纤维柔软剂。而咪唑啉衍生物可用作合成季铵盐和两性表面活性剂的中间体,也可用作破乳剂。
2.2  季铵盐型阳离子表面活性剂
从结构上看,季铵盐型阳离子表面活性剂是铵盐的4个氢原子被有机基团取代而形成的,通常是用叔胺与烷基化剂进行反应制得。所用的烷基化剂有:氯甲烷、苄基氯等卤代烷;硫酸二甲酯等硫酸二烷酯;环氧乙烷等环氧化物;对甲苯磺酸甲酯等磺酸酯。分别用这些烷基化剂与叔胺反应可获得相对应的季铵盐型表面活性剂。季铵盐阳离子表面活性剂的碱性较强,在碱性溶液中不产生游离胺,性质稳定。季铵盐型阳离子表面活性剂有许多优良性能,可用作纤维的抗静电剂、柔软剂、缓染剂、固色剂等,还可用作杀菌消毒剂和发用化妆品的护发剂等。按结构,季铵盐型阳离子表面活性剂可分为烷基三甲基铵盐型、二烷基二甲基铵盐型、烷基二甲基苄基铵盐型、吡啶铃盐型、烷基异喹啉铸盐型和苄索氯铵等6种。
(1)烷基三甲基铵盐型阳离子表面活性剂  烷基三甲基铵盐是以高级脂肪胺与氯甲烷在氢氧化钠存在下进行反应制得的。这种表面活性剂的代表性产品为十二烷基三甲基氯化铵,易溶于水,呈透明状,具有良好的表面活性,可用作洗发剂、杀菌洗涤剂、聚苯乙烯树脂等外部涂敷用抗静电剂、纤维用抗静电剂、匀染剂、破乳剂和分散剂等。
(2)二烷基二甲基铵盐型阳离子表面活性剂  二烷基二甲基铵盐是以二烷基胺或者二烷基甲基胺与氯甲烷,在氢氧化钠存在下进行反应制得的。这种表面活性剂可作为洗发剂或家用纤维制品的柔软剂,性能良好,现已广泛使用。
(3)烷基二甲基苄基铵盐型阳离子表面活性剂  烷基二甲基苄基氯化铵是以烷基二甲基叔胺与氯化苄反应制得的。其中有代表性的是十二烷基二甲基苄基氯化铵,易溶于水,呈透明状,含量为万分之几即有杀菌消毒能力,对皮肤无刺激,无毒性,对金属不腐蚀,即使在沸水中亦稳定,其杀菌力随pH值升高而增大,此外还具有良好的发泡力。
(4)吡啶镣盐型阳离子表面活性剂  吡啶锚盐是以吡啶与烷基卤反应制得的。属于这类表面活性剂的有氯化十六烷基吡啶铃、溴化十六烷基吡啶镥、氯化十七酰甲胺基吡啶铃、氯化十二烷基吡啶锚、氯化苄基吡啶锚等。它们主要用作纤维防水剂、染色助剂和杀菌剂,用量均较小。
(5)烷基异喹啉镓盐型阳离子表面活性剂该品为良好的杀菌剂,也可配入去头屑用的香波或护发剂中。
(6)苄索氯铵型阳离子表面活性剂  苄索氯铵与烷基二甲基辛基氯化铵的性质相同,主要用作杀菌剂。
3  两性表面活性剂
两性表面活性剂广义地讲是指在同一分子中兼有阴离子性和阳离子性,以及在非离子性亲水基中有任意一种离子性质的物质。但是,通常主要是指兼有阴离子性和阳离子性亲水基的表面活性剂,因此这种表面活性剂在酸性溶液中呈阳离子性,在碱性溶液中呈阴离子性,而在中性溶液中有类似非离子表面活性剂的性质。两性表面活性剂的阳离子部分可以是胺盐、季铵盐或咪唑啉类,阴离子部分则为盐酸盐、硫酸盐、磺酸盐或磷酸盐。
两性表面活性剂易溶于水,溶于较浓的酸、碱溶液,甚至在无机盐的浓溶液中也能溶解,难溶于有机溶剂。一般来讲,两性表面活性剂的毒性小,具有良好的杀菌作用,耐硬水性好,与各种表面活性剂的相容性也很好;此外它还有良好的洗涤力和分散力。因此,两性表面活性剂可用作安全性高的香波用起泡剂、护发剂、纤维的柔软剂,抗静电剂、金属防锈剂等,也可用作杀菌剂以及用于石油工业。
两性表面活性剂可分为氨基酸型两性表面活性剂、甜菜碱型两性表面活性剂、咪唑啉型两性表面活性剂和氧化胺等。
3.1   氨基酸型两性表面活性剂
氨基酸型两性表面活性剂是在一个分子中具有铵盐型的阳离子,和羧酸型的阴离子部分的两性表面活性剂。现在使用的氨基酸型两性表面活性剂主要是丙氨酸型的和甘氨酸型的两类。
(1)丙氨酸型两性表面活性剂  丙氨酸型两性表面活性剂是指伊丙氨酸上的氢为长链烷基取代的取代物。其制法是将烷基胺与丙烯酸甲酯在加热下反应生成月桂基氨基丙酸甲酯,然后用碱处理。此外,由烷基胺与2mol丙烯酸甲酯在加热下反应生成烷基亚氨二丙酸甲酯,再以碱处理得烷基亚氨二丙酸钠。
丙氨酸型两性表面活性剂易溶于水,偏酸性时呈阳离子活性;偏碱性时呈阴离子活性。在微酸性等电点时,溶解度最小,表面张力和渗透力低,去污力差;在偏碱性时去污力强。丙氨酸型两性表面活性剂具有良好的去污力、起泡力,性温和,对皮肤刺激性小,可用于生产香波和金属清洗剂,还可用作染色助剂等。
(2)甘氨酸型两性表面活性剂  甘氨酸型两性表面活性剂是指甘氨酸上的氢为长链烷基取代的物质。其制法是将烷基胺(如月桂基胺)与-氯乙酸钠水溶液反应。此外,将十二烷基氯与二亚乙基三胺反应,然后与-氯乙酸反应可制得十二烷基二(氨乙基)甘氨酸。
甘氨酸型两性表面活性剂性温和、刺激性和毒性小、杀菌力强,为广谱性杀菌剂,可用于家庭、食品工业、发酵工业和乳制品业中,也可用作特殊洗涤剂。
3.2   甜菜碱型两性表面活性剂
甜菜碱是在分子内以季铵盐基作为阳离子部分、以羧基作为阴离子部分的化合物,其中最有代表性的是烷基二甲基甜菜碱两性表面活性剂,工业上它由烷基二甲基叔胺与卤代乙酸盐进行反应制得,烷基的碳数一般为l2~18。碳数为l2的月桂基二甲基甜菜碱易溶于水,是透明状溶液,具有良好的起泡力和洗涤力,对皮肤刺激性小,耐硬水,可用作香波起泡剂,也可用作染色助剂。碳数为18的硬脂基二甲基甜菜碱有柔软、润滑、抗静电性能,可用作纤维的柔软剂和润滑剂,提高手感性能,也可用作护发剂和家庭用柔软剂的成分。
如以月桂基二羟乙基叔胺与卤代乙酸盐进行反应可制得月桂基二羟乙基甜菜碱。其性质与月桂基二甲基甜菜碱相似,在纺织工业中用作缩绒剂、染色助剂、柔软剂和抗静电剂,也用作洗涤剂。甜菜碱型两性表面活性剂的长链也可以不在氮原子上,而在羧基的碳原子上,其制法是长链脂肪酸与溴反应生成一溴代脂肪酸,然后与三甲胺反应。
此外,还有在分子内有磷酸基或磺酸基的甜菜碱型两性表面活性剂,有磷酸基者称为磷酸甜菜碱,卵磷脂即属于此类,有磺酸基者称为磺酸甜菜碱。
3.3    咪唑啉型两性表面活性剂
咪唑啉型两性表面活性剂的制法是使脂肪酸与氨乙基乙醇胺进行反应,生成咪唑啉中间体,然后再与-氯乙酸钠在强碱溶液中进行反应。
咪唑啉型两性表面活性剂性温和,对皮肤和眼睛的刺激性小,并有良好的起泡力,广泛用于婴儿浴用香波和低刺激性香波中,也用于化妆品和清洁剂制造中,此外还可用作纤维的柔软剂和抗静电剂。
3.4  氧化胺
氧化胺的化学性质与两性表面活性剂相似,既与阴离子表面活性剂相容,也与阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂相容;在中性和碱性溶液中显示非离子特性,在酸性溶液中显示出阳离子特性。所以这里将其列入两性表面活性剂来讨论,也有将其作为非离子表面活性剂的。在氧化胺中,最一般的是至少有l个长链烷基的叔胺氧化物。通常是用叔胺与过氧化氢反应来制得。
此外,用其他叔胺与过氧化氢反应还制得有烷基二乙醇基氧化胺、烷酰丙胺基二甲基氧化胺和Ⅳ-烷基吗啉氧化物等。
氧化胺具有良好的发泡、乳化、润湿、抗静电和润滑能力,对皮肤和眼睛刺激性很小。作为增泡剂可配人液体洗涤剂、香波,其效果优于椰子酰二乙醇胺;与季铵复配,可用作化妆品用防腐剂。
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