
【化】 quaternary cationics
【化】 quaternary ammonium salt
cation; positive ion
【化】 cation
【醫】 cathodolyte; cation; kathion; kation; positive ion
surface; exterior; facade
【化】 surface
【醫】 superficies; surface
alive; exactly; live; product; vivid; work
【醫】 vivi-
【醫】 agent
季铵鹽陽離子表面活性劑(Quaternary Ammonium Salt Cationic Surfactants)是一類重要的表面活性劑,其分子結構中含有一個帶正電荷的季铵鹽基團(ce{-N+R1R2R3R4}),使其在水中解離後呈現陽離子特性。以下是其詳細解釋:
基本定義
季铵鹽陽離子表面活性劑是由铵離子(ce{NH4+})中的四個氫原子被烷基或芳基取代後形成的化合物,通式為ce{[R1R2R3R4N]+X-},其中 R₁~R₄ 為疏水碳鍊(通常含 C8-C18),X⁻ 為鹵素(如 Cl⁻、Br⁻)等陰離子。
結構示例:
$$ ce{CH3} quad ce{CH3} ce{|} quad ce{|} ce{CH3 - N+ - C18H37 quad Cl-} ce{|} ce{CH3} $$ (如十八烷基三甲基氯化铵)
陽離子特性
在水中電離後,疏水基(長鍊烷基)與親水的季铵陽離子基團結合,賦予其表面活性,能吸附于帶負電的物質表面(如細菌細胞膜、金屬、纖維)。
表面活性
降低溶液表面張力,通過疏水鍊插入油相、親水頭基溶于水相,實現乳化、分散和潤濕作用 。
抗菌性能
陽離子基團破壞微生物細胞膜磷脂雙分子層,導緻胞内物質洩漏,對革蘭氏陽性/陰性菌、真菌等廣譜有效 。
抗靜電與柔軟性
吸附于纖維表面形成定向排列,中和負電荷(抗靜電),同時疏水鍊潤滑纖維(柔軟整理劑) 。
領域 | 應用實例 |
---|---|
日化産品 | 洗發水、護發素(柔順劑)、消毒濕巾(苯紮氯铵) |
工業清洗 | 金屬加工液、油田殺菌劑、紡織印染助劑 |
醫藥衛生 | 手術器械消毒(如西曲溴铵)、創面抗菌敷料 |
農業 | 殺蟲劑/殺菌劑的乳化劑、種子處理劑 |
季铵鹽定義為 "tetraalkylammonium salts",陽離子表面活性劑歸屬 "cationic surfactants"(IUPAC Gold Book)[^iupac]。
《GB/T 5174-2018 表面活性劑 名詞術語》明确其分類與性能指标[^gb]。
來源說明:
[^iupac]: IUPAC Compendium of Chemical Terminology, "Quaternary Ammonium Compounds".
[^gb]: 國家标準《GB/T 5174-2018 表面活性劑 名詞術語》,中國标準出版社。
(注:因平台限制未提供直接鍊接,請通過學術數據庫或标準機構官網檢索原文。)
季铵鹽陽離子表面活性劑是一類含氮的有機化合物,屬于陽離子表面活性劑的重要分支。其分子結構中,铵陽離子([H₄N⁺])的四個氫原子全部被有機基團取代,形成帶正電荷的親水基團,通過疏水鍊與親油基團結合,從而具備表面活性功能。
化學組成
季铵鹽由叔胺與烴化劑(如鹵代烴)反應生成,典型結構為R₁R₂R₃R₄N⁺X⁻,其中R為有機基團,X⁻為鹵素等陰離子。
例如:十二烷基二甲基苄基氯化铵(潔爾滅)和新潔爾滅是常見代表。
溶解性與穩定性
與胺鹽型陽離子表面活性劑不同,季铵鹽既溶于酸性也溶于堿性溶液,且與其他類型表面活性劑相容性較好。
通過正電荷吸附于帶負電的微生物或物質表面,破壞細胞膜結構,導緻内容物洩漏(如細菌的酶、代謝物),從而抑制或殺滅微生物。對病毒(如諾如病毒)則通過破壞包膜或蛋白質結構起效。
總結來看,季铵鹽陽離子表面活性劑憑借其獨特的電荷特性和多功能性,成為消毒、工業及日化領域的重要成分。
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