
【化】 quaternary cationics
【化】 quaternary ammonium salt
cation; positive ion
【化】 cation
【医】 cathodolyte; cation; kathion; kation; positive ion
surface; exterior; facade
【化】 surface
【医】 superficies; surface
alive; exactly; live; product; vivid; work
【医】 vivi-
【医】 agent
季铵盐阳离子表面活性剂(Quaternary Ammonium Salt Cationic Surfactants)是一类重要的表面活性剂,其分子结构中含有一个带正电荷的季铵盐基团(ce{-N+R1R2R3R4}),使其在水中解离后呈现阳离子特性。以下是其详细解释:
基本定义
季铵盐阳离子表面活性剂是由铵离子(ce{NH4+})中的四个氢原子被烷基或芳基取代后形成的化合物,通式为ce{[R1R2R3R4N]+X-},其中 R₁~R₄ 为疏水碳链(通常含 C8-C18),X⁻ 为卤素(如 Cl⁻、Br⁻)等阴离子。
结构示例:
$$ ce{CH3} quad ce{CH3} ce{|} quad ce{|} ce{CH3 - N+ - C18H37 quad Cl-} ce{|} ce{CH3} $$ (如十八烷基三甲基氯化铵)
阳离子特性
在水中电离后,疏水基(长链烷基)与亲水的季铵阳离子基团结合,赋予其表面活性,能吸附于带负电的物质表面(如细菌细胞膜、金属、纤维)。
表面活性
降低溶液表面张力,通过疏水链插入油相、亲水头基溶于水相,实现乳化、分散和润湿作用 。
抗菌性能
阳离子基团破坏微生物细胞膜磷脂双分子层,导致胞内物质泄漏,对革兰氏阳性/阴性菌、真菌等广谱有效 。
抗静电与柔软性
吸附于纤维表面形成定向排列,中和负电荷(抗静电),同时疏水链润滑纤维(柔软整理剂) 。
领域 | 应用实例 |
---|---|
日化产品 | 洗发水、护发素(柔顺剂)、消毒湿巾(苯扎氯铵) |
工业清洗 | 金属加工液、油田杀菌剂、纺织印染助剂 |
医药卫生 | 手术器械消毒(如西曲溴铵)、创面抗菌敷料 |
农业 | 杀虫剂/杀菌剂的乳化剂、种子处理剂 |
季铵盐定义为 "tetraalkylammonium salts",阳离子表面活性剂归属 "cationic surfactants"(IUPAC Gold Book)[^iupac]。
《GB/T 5174-2018 表面活性剂 名词术语》明确其分类与性能指标[^gb]。
来源说明:
[^iupac]: IUPAC Compendium of Chemical Terminology, "Quaternary Ammonium Compounds".
[^gb]: 国家标准《GB/T 5174-2018 表面活性剂 名词术语》,中国标准出版社。
(注:因平台限制未提供直接链接,请通过学术数据库或标准机构官网检索原文。)
季铵盐阳离子表面活性剂是一类含氮的有机化合物,属于阳离子表面活性剂的重要分支。其分子结构中,铵阳离子([H₄N⁺])的四个氢原子全部被有机基团取代,形成带正电荷的亲水基团,通过疏水链与亲油基团结合,从而具备表面活性功能。
化学组成
季铵盐由叔胺与烃化剂(如卤代烃)反应生成,典型结构为R₁R₂R₃R₄N⁺X⁻,其中R为有机基团,X⁻为卤素等阴离子。
例如:十二烷基二甲基苄基氯化铵(洁尔灭)和新洁尔灭是常见代表。
溶解性与稳定性
与胺盐型阳离子表面活性剂不同,季铵盐既溶于酸性也溶于碱性溶液,且与其他类型表面活性剂相容性较好。
通过正电荷吸附于带负电的微生物或物质表面,破坏细胞膜结构,导致内容物泄漏(如细菌的酶、代谢物),从而抑制或杀灭微生物。对病毒(如诺如病毒)则通过破坏包膜或蛋白质结构起效。
总结来看,季铵盐阳离子表面活性剂凭借其独特的电荷特性和多功能性,成为消毒、工业及日化领域的重要成分。
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