ما هي الخصائص الجيدة للمواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية؟

2020-09-08 23:49:40

التفاعل الرئيسي في تخليق المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيوني هو ألكلة N، حيث يتفاعل الأمين الثلاثي مع كاشف الألكلة لتكوين ملح الأمونيوم الرباعي، والذي يسمى أيضًا تفاعل الرباعية.

يعد ملح الأمونيوم الرباعي الألكيل أحد الأنواع المهمة من الفاعل بالسطح الكاتيوني للأمونيوم الرباعي، والذي تم استخدامه على نطاق واسع كمبيد للجراثيم، وملين الألياف، وعامل التعويم المعدني، والمستحلب، وما إلى ذلك. ويتميز تركيبه بوجود أربع مجموعات ألكيل مرتبطة بذرة النيتروجين، أي أن جميع ذرات الهيدروجين الأربع لأيون الأمونيوم يتم استبدالها بمجموعات ألكيل. بشكل عام، واحدة أو اثنتين فقط من مجموعات الألكيل عبارة عن مجموعات ألكيل هيدروكربونية طويلة السلسلة، وعدد ذرة الكربون لمجموعات الألكيل المتبقية هو واحدة أو اثنتين. وفقًا لخصائصها الهيكلية، هناك ثلاث طرق رئيسية لتخليق أملاح الأمونيوم الرباعي الألكيل، وهي تفاعل الهالوكانات الأعلى والأمينات الثلاثية السفلية، وتفاعل أمينات الألكيل الأعلى مع الهالوكانات السفلية، وتحضير أملاح الأمونيوم الرباعي الألكيل بطريقة حمض الفورميك الفورمالديهايد.

تتميز المواد الخافضة للتوتر السطحي الكاتيونية بخصائص جيدة للجراثيم، والتليين، والمضادة للكهرباء الساكنة، ومضادة للتآكل، والاستحلاب، والترطيب، وغالبًا ما تستخدم كمحفزات نقل الطور. ومع ذلك، نادرًا ما تستخدم هذه المواد الخافضة للتوتر السطحي كمنظفات وحدها، لأن سطح العديد من الركائز عادة ما يكون مشحونًا سلبيًا في المحاليل المائية، وخاصة في المحاليل المائية القلوية. في عملية التطبيق، ستشكل المواد الخافضة للتوتر السطحي المشحونة بشكل إيجابي مجموعات محبة للماء في سطح المصفوفة، ويتم ترتيب المجموعات الكارهة للماء إلى الخارج، مما يجعل سطح الركيزة كارهًا للماء ولا يفضي إلى الغسيل، بل وله آثار سلبية. بالإضافة إلى ذلك، فإن مجالات التطبيق الرئيسية لهذا النوع من المواد الخافضة للتوتر السطحي ليست مثل غيرها من المواد الخافضة للتوتر السطحي، والتي تستخدم لتقليل التوتر السطحي، ولكنها تستخدم خصائصها الهيكلية في جوانب خاصة أخرى.

هناك طريقتان لتخليق جليكوسيدات الألكيل. إحداها هي عملية من خطوة واحدة، بما في ذلك خطوات تفاعل السكر والكحول الدهني عالي الكربون تحت تأثير المحفز الحمضي، وخطوة التعادل وخطوة التقطير الفراغي؛ والآخر هو طريقة من خطوتين، بما في ذلك خطوة تفاعل السكر والكحول الدهني منخفض الكربون تحت تأثير المحفز الحمضي، وخطوة تفاعل تبادل الكحول للكحول عالي الكربون ومحلول التفاعل أعلاه، وخطوة التعادل، والتقطير الفراغي أو إزالة الكحول بالماء المسخن عن طريق التقطير بالبخار.

بغض النظر عن الطريقة، هناك مشكلة شائعة، وهي تدهور اللون في عملية الإنتاج. يرجع تدهور اللون إلى وجود بعض المواد غير المستقرة في محلول تفاعل الجليكوسيدات الاصطناعية، والتي يتغير لونها أثناء عملية التقطير (160 درجة مئوية) أو ارتفاع درجة الحرارة. يجب على ألكيل بولي جليكوسيد التجاري إزالة الكحول الدهني الزائد قدر الإمكان، مما يشكل زوجًا من التناقضات، أي أن الكحول الدهني الزائد يجب أن يتبخر بالكامل دون زيادة درجة الحرارة. ولذلك، فإن كيفية تقليل محتوى الكحول بشكل كامل والحفاظ على اللون الجيد أصبحت مصدر قلق لمصنعي ألكيل بولي جليكوسيد والعاملين في مجال العلوم والتكنولوجيا.