陽離子表面活性劑的應用研究

摘要：簡要介紹了陽離子表面活性劑優異的殺菌性和容易吸附于一般固體表面的性質，重點論述了陽離子表面活性劑在石油化工、洗滌工業、復合材料添加劑等方面的廣泛應用。

關鍵詞： 陽離子表面活性劑；應用；環保

中圖分類號：X830.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2017）04-0162-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.077

Abstract： Introduced cationic surfactants excellent bactericidal and easily absorbed in the general nature of the solid surface， with emphasis on the cationic surfactants in the petroleum chemical industry， cleaning industry， composite materials， extensive use of additives， environmental protection etc.

Keywords：Surfactants；Cationic surfactants；application

1 陽離子表面活性劑的性能及發展概況

表面活性劑一般富集于表面，并能大大降低溶劑的表面張力，改變體系的表面狀態。 [1～3]陽離子表面活性劑是疏水基通過共價鍵與帶正電的親水基相連的表面活性劑。陽離子表面活性劑與其它類型的表面活性劑相比，除了其表面活性劑的差異，陽離子表面活性劑具有兩個顯著特性，優異的殺菌性及容易吸附于一般固體表面的性質。[4～5]因此陽離子表面活性劑具有良好的乳化、潤濕、洗滌等性能外，還具有特殊的殺菌、柔軟、抗靜電、抗腐蝕等性能。

表面活性劑是上個世紀40年代初開發研制，是很多工業部門必要的化學助劑。其用量雖小但是收效甚大，被譽為“工業味精”。 目前，表面活性劑在從一般工業輔助劑產品開始向獨立的精細化學品發展。改革開放以來，我國大力發展工業，表面活性劑工業得到了迅速的發展，但是由于剛起步，與發達國家比起來還是有很大差距，尤其是陽離子表面活性劑更加落后。

2 陽離子表面活性劑的應用

2.1 在洗滌劑工業中的應用

洗滌隨著社會的發展不斷地演變和進化，洗滌用品也隨著發展。比如皂角，從天然的洗滌用品到香波的出現，是一個突破的發展。 [6] 并且因為帶有正電荷的季銨鹽所以對皮膚和頭發具有強吸附性，并對頭發有抗靜電調理功能。分子鏈越長，頭發的濕梳性、滑爽性、柔軟性及光澤越好；親水的聚醚鏈越多，用于香波中親水性、保濕性越好，起泡越豐富；季銨鹽基團越多越易附著在頭發上，頭發的干梳性越好。此類表面活性劑，既可使泡沫穩定，又可改善頭發的梳理效果[7]。

2.2 陽離子表面活性劑在原油開采中的應用

表面活性劑在原油開采中有廣泛的用途，在鉆井、固井、采油、原油破乳、集輸、煉油等生產過程中，使用表面活性劑，對于保證鉆井安全，提高原油采收率、油品質量、生產效率及防備防護和運輸等起著重要作用。鉆井液的性能對鉆井效率、防止事故起關鍵作用，而泥漿的好壞與表面活性劑的使用有密切關系。陽離子表面活性劑由于其獨特的性能在原油開采中發揮了重要性能[7]。

2.2.1 油田殺菌劑

在油田的注水中，所用的油田污水或者天然水中含有大量的微生物，如藻類、菌類、細菌等。其中細菌的存在危害最為嚴重，注水會使細菌進入地層，由于細菌的繁殖、生長和代謝不但能引起設備的嚴重腐蝕，還能堵塞設備，嚴重會造成油井完全閉塞和干涸。在其中加入陽離子表面活性劑對油田用水進行處理，通過加強藥劑在細菌體的吸附作用，從而增強它的殺菌效果。可以大大降低油井內設備的腐蝕率，又不至于堵塞油田流動。

2.2.2 油田堵水劑

采收原油，遇到油水同層時，應使用選擇性封堵水劑。遇到油水不同層時，使用非堵水劑堵水。陽離子表面活性劑是一種常用的選擇性封堵劑，當它進入水層時，陽離子表面活性劑吸附在被水沖刷出來的砂巖表面，使出水層位由親水轉變為親油，增加了水的流動阻力，起到了堵水的作用。

2.2.3 原油破乳劑

主要是水包油型乳化原油破乳劑，這類破乳劑是隨著第三次采油的發展而發展起來的，陽離子表面活性劑是通過與原油中的陰離子乳化劑反應，中和掉了原來穩定于油水界面上的乳化劑，從而改變其親水油的平衡值或者是改變水濕性粘土顆粒的濕潤性，達到破乳的目的。由于不同的破乳劑有不同的破乳機理，因此水包油型乳化原油破乳劑多采用復配使用，如季銨鹽型陽離子表面活性劑與鹽復配使用。

2.3 陽離子表面活性劑在材料合成中的應用

在材料科學中，隨著新技術革命的發展，特別是尖端新技術對新材料的迫切需求，不斷發展新的工藝和方法材料，陽離子表面活性劑作為有機模板劑在材料合成中越來越引起人們的重視。

2.3.1 在中孔分子篩合成中的應用

中孔分子篩是指以表秒活性劑為模板劑，利用溶膠-凝膠、乳化或者微乳等化學過程，通過有機物和無機物之間的界面作用組裝生成的一類無機多孔材料。材料大大超出了常規分子篩的孔徑范圍且穩定性好。

2.3.2 在復合材料合成中的應用

很多陽離子表面活性劑在粘土礦物改性中發揮了巨大的作用，為了得到性能優異的各種有機-無機納米復合材料，對粘土預處理是非常重要的。各種陽離子表面活性劑在粘土的改性中發揮了巨大的作用，通過長鏈季銨鹽表面活性劑與粘土礦物晶片層間可進行陽離子間的離子交換反應，使表面活性劑離子進入粘土礦物晶片層間，從而制得有機化的粘土礦物。和一般有機-無機填充材料相比，含有少量無機成分的聚合物-粘土納米復合材料表現出突出的力學性能、熱性能和阻隔性能。由于無機含量少，質量一般較輕，另外聚合物-粘土納米復合材料還具有防火、防腐、防滲漏和耐磨等優良性能。

2.4 陽離子表面活性劑在防銹中的應用

金屬除了在大氣中，水中、土壤中也會發生腐蝕，給國家造成重大的經濟損失。防止腐蝕主要是控制腐蝕速度和防止腐蝕發生的問題。應用緩蝕劑和防銹劑來控制和防止金屬腐蝕，其優點是用量少，設備簡單，使用方便，投資少，見效快。緩蝕劑是加在水溶液或其他腐蝕性的介質中的，分為無機緩蝕劑和有機緩蝕劑，后者是表面活性劑。防銹添加劑是油溶性表面活性劑，有機胺類和陽離子表面活性劑是常用的有機緩蝕劑和防銹劑。

2.5 陽離子表面活性劑在礦物浮選中的應用

浮選是在氣-液-固三相界面分選的一門學科，上個世紀多數礦物質分離都用這個方法，在浮選過程中，要選擇捕收劑使給定的礦物從其他礦物中分離出來，然后加入調節劑使他們分開。而典型的捕獲劑一般就是表面活性劑。浮選中一般用的多的是脂肪胺及其鹽、松香胺、季銨鹽、二胺及多胺類化合物等陽離子表面活性劑。

2.6 在環保中的應用

在環保污染處理技術方面，利用絮凝劑使其沉降或上浮作用進行固液分離以除去水相中的有害物質，該方法是目前分離處理技術中重要的方法之一。

2.7 陽離子表面活性劑在其他方面的應用

在工業循環水用殺菌劑，在水產養殖中也多用陽離子表面活性劑作為消毒劑，進行水體消毒。近代塑料加工高速發展，但是由于塑料及其制品容易因摩擦而產生靜電，且電阻很高，在塑料制品中加入陽離子表面活性劑具有很好的抗靜電性。此外，陽離子表面活性劑在建筑中也大有用途，陽離子聚合物乳液和水泥灰漿、瀝青混合用于道路及其他材料表面的涂覆，各種材料的粘接，防腐襯里等。在分析化學中，加入適當的陽離子表面活性劑可以起到増溶、增敏、增穩、催化和抗干擾等化學作用。

3 結論

本文對陽離子表面活性劑的主要性能及在不同領域的應用進行了介紹。與陰離子表面活性劑和非離子型表秒活性劑相比，陽離子表面活性劑具有很好的殺菌、殺藻、防霉能力，而且抗菌譜廣、用量少、刺激性低、毒性低、無異味、污染少。但是陽離子表面活性劑因其相對價格比較高，在無須陽離子表面活性劑的特殊性能的體系中，一般使用其他表面活性劑。在我們國家對陽離子表面活性劑領域的開發應用研究投入的還遠遠不夠，與發達國家有著很大的差距。但是，隨著我過工業化的發展，陽離子表面活性劑一定會呈現出更加廣闊的前景。

參考文獻

[1]Rubingh，D.N.，Holland P.M.surfactant Science Series，Cationic Surfactants：Physical Chemistry [M].New York：Marcel Dekker Inc，1990.

[2] Richmond，J M.Surfactant Science Series，Cationic Surfactants：Organic Chemistry [M].New York：Marcel Dekker Inc，1990.

[3]劉程，張萬福.表面活性劑大全[M].北京：化學工業出版社，1994.

[4]趙國璽，表面活性劑物理化學[M].北京：北京大學出版社，1984.

[5]王一塵編譯，陽離子表面活性劑.[M].北京：中國輕工業出版社，1980.

[6]梁夢蘭，表面活性劑和洗滌劑.[M]北京：化學工業出版社，1997.

[7]倪宏志.化妝品用有機硅材料的發展動向及趨勢[J].有機硅材料及應用，1996，10（2）：22-23.

作者簡介：梁鐘璇，女，研究方向為環境監測。