Неионные пав. Катионные пав
Большинство катионных ПАВ содержат атом азота, несущий положительный заряд, т. е. относятся к аминам или четвертичным аммониевым соединениям. Амины проявляют свойства ПАВ только в протонированном состоянии; поэтому их нельзя использовать при высоких рН. Напротив, четвертичные аммониевые соединения нечувствительны к изменениям рН. Амины также более чувствительны к действию многозарядных анионов. Как уже упоминалось, этоксилированные амины обладают свойствами неионных и катионных ПАВ, и чем длиннее оксиэтиленовая цепь, тем больше у таких соединений выражены свойства неионных ПАВ.
На рис. 5. приведены некоторые типичные катионные ПАВ. Четвертичные аммонивые соединения со сложноэфирными группами представляют собой новый класс экологически безопасных ПАВ, вытесняющий соответствующие ди-алкильные производные в процессах мягчения тканей.
Рис. 5. Структуры некоторых типичных катионных ПАВ
Синтез неэфирных четвертичных аммониевых ПАВ проходит через образование нитрильных соединений. Жирная кислота реагирует с аммиаком при повышенной температуре, давая соответствующий нитрил. Эта реакция проходит через стадию образования промежуточного амида. Нитрил затем гидрируется до первичного амина в присутствии катализатора:
Вторичные амины получают либо непосредственно из нитрила, либо в две стадии из первичного амина. В одностадийном процессе, который проходит, по-видимому, через образование промежуточного имина, аммиак для облегчения образования вторичного амина постоянно удаляют из реакционной смеси:
Первичные амины с помощью цианоэтилирования превращают в длинноцепочечные 1,3-диамины:
Первичные или вторичные длинноцепочечные амины можно метилировать и превращать в третичные амины, например по реакции с формальдегидом в восстановительных условиях:
В качестве алкилирующего агента для превращения первичных и вторичных аминов в третичные амины типа R-CH2N2 и 2NCH 2 CH 2 OH можно также использовать этиленоксид.
Четвертичные аммонивые соединения обычно получают из третичных аминов по реакции с подходящим алкилирующим агентом, например с хлористым или бромистым метилом или диметилсульфатом, причем выбор реагента определяет противоион ПАВ:
Четвертичные аммониевые ПАВ, содержащие сложноэфирные группы, получают этерификацией жирной кислоты аминоспиртом с последующим N-алкилированием, как указано выше. В качестве примера приведена реакция триэтаноламина, взятого в качестве аминоспирта, и диметилсульфата в качестве метилирующего агента:
Сульфоксониевые ПАВ получают окислением пероксидом водорода сульфониевой соли. Промышленное использование неазотных катионных ПАВ невелико, поскольку эти вещества редко обладают преимуществами по сравнению с более дешевыми азотсодержащими ПАВ. Фосфониевые ПАВ с одной достаточно длинной алкильной цепью и тремя метальными группами нашли применение в качестве биоцидов.
Большинство поверхностей - металлы, минералы, пластики, волокна, клеточные мембраны и т. д. - заряжены отрицательно. Главное использование катионных ПАВ связано с их способностью адсорбироваться на отрицательно заряженных поверхностях. Некоторые примеры приведены в табл. 3, а наиболее важные характеристики катионных ПАВ - в табл. 2.
Таблица 2. Основные характеристики катионных ПАВ
Таблица 3. Применение катионных ПАВ, обусловленное их адсорбцией на поверхностях
|
Поверхность |
Применение |
|
Антикоррозионные агенты |
|
|
Минералы |
Флотационные собиратели |
|
Неорганические пигменты |
Диспергаторы |
|
Пластики |
Антистатические агенты |
|
Антистатические агенты, мягчители |
|
|
Кондиционеры |
|
|
Удобрения |
Для снижения слеживаемости |
|
Стенки бактериальных клеток |
Читайте также
Разное
2024-04-27 01:38:10
Нет комментариев
Финансы
2024-04-26 01:29:06
Нет комментариев
Продукты
2024-04-25 01:28:39
Нет комментариев
|