Катионные поверхностно-активные вещества — Поверхностно-активные вещества , чья поверхностная активность при растворении в воде обуславливается катионами, содержащими длинноцепочечные гидрофобные радикалы.

Общие сведения

Первый катионный ПАВ - ациламиноэтилтриалкиламмониевая соль - был синтезирован в 1927 году и зарегистрирован компанией Ciba-Geigy под торговой маркой Sapamine. В 1934 году были обнаружены дезинфицирующие свойства катионных ПАВ, что подтолкнуло к разработке алкилдиметилбензиламмониевых солей ( I.G. Farbenindustrie ).

Основным видом катионных поверхностно-активных веществ являются соли четвертичных аммониевых оснований . Катионные ПАВ практически не обладают моющими свойствами и применяются в основном как чрезвычайно сильные бактерицидные добавки в композиции с анионными или неиногенными ПАВ . Их производство составляет 12% от общей выработки ПАВ .

Классификация

1. Алифатические

• Соли аминов
  • первичных
  • вторичных
  • третичных
• Соли четвертичных аммониевых соединений
• Сульфониевые и фосфониевые соединения

2. Моноциклические

• Четвертичные пиридиновые аммониевые соли
• Алкилбензиламмониевые соли

3. Полициклические

Получение

Катионные ПАВ получают из высших жирных кислот с числом углеродных атомов в радикале от 12 до 18 следующим образом :

• Путём образования нитрилов из кислот:

С ₁₇ H ₃₅ СOOH + NH ₃ → C ₁₇ H ₃₅ – C ≡ N + 2H ₂ O

• Восстановление нитрилов кислот в амины:

C ₁₇ H ₃₅ – C ≡ N + H ₂ → C ₁₇ H ₃₅ – CH ₂ – NH ₂

• Восстановление нитрилов в присутствии метиламина, приводящим к образованию первичных, вторичных и третичных аминов:

C ₁₇ H ₃₅ – C ≡ N + CH ₃ NH ₂ + H ₂ → C ₁₈ H ₃₇ NHCH ₃ C ₁₇ H ₃₅ – C ≡ N + CH ₃ NH ₂ + H ₂ → C ₁₈ H ₃₇ N(CH ₃ ) ₂

• Образование солей четвертичных аммониевых оснований производится следующим образом:

C ₁₈ H ₃₇ N(CH ₃ ) ₂ + HCI → C ₁₈ H ₃₇ NHCI(CH ₃ ) ₂ C ₁₈ H ₃₇ N(CH ₃ ) ₂ + CH ₃ CI → [C ₁₈ H ₃₇ N(CH ₃ ) ₃ ] ⁺ CI ^-

Характеристики

Катионные ПАВ, производимые в промышленных объемах

Наименование (торговая марка)	Формула	Молекулярная масса	Плотность г/м3	Вязкость мПа·с	Внешний вид
Диоктадецилдиметиламмоний хлорид (DODMAC)	[(CH 3 ) 2 -N-(C 18 H 17 ) 2 ] + CI -	532	0,94	20	Жёлтая легкоподвижная жидкость
Триметилкокоаммоний хлорид (МС-50)	[(CH 3 ) 3 -N-R] + CI - [R=12÷14]	272	0,89	20	Светло-жёлтая легкоподвижная жидкость
Олеилтриметиламмоний хлорид (S-50)	[(CH 3 ) 3 -N-R] + CI - [R=16÷20]	345	0,89	25	Светло-жёлтая легкоподвижная жидкость
Диметилкокобензиламмоний хлорид (MCB-80)	[(CH 3 ) 2 -N-(R)(CH 2 C 6 H 5 )] + CI - [R=12÷14]	350	0,98	75	Светло-жёлтая легкоподвижная жидкость
Гидроталловдиметилбензиламмоний хлорид (HTB-75)	[(CH 3 ) 2 -N-(R)(CH 2 C 6 H 5 )] + CI - [R=16÷20]	412	0,91	65	Белая вязкая паста
Диметилдиалкиламмоний хлорид (DMDAAC)	[(CH 3 ) 2 -N-(R) 2 ] + CI - [R=18÷22]	581	0,9	35	Тёмно-коричневая вязкая жидкость
Триметилалкиламмоний хлорид (TMAAC)	[(CH 3 ) 3 -N-R] + CI - [R=18÷22]	337	0,9	35	Тёмно-коричневая вязкая жидкость
Дидецилдиметиламмоний бромид (ДДДМАБ)	[(CH 3 ) 2 -N-(C 10 H 21 ) 2 ] + Br -	406	0,94	50	Жёлтая вязкая паста
Бегентримониум хлорид , докозилтриметиламмоний хлорид	C₂₅H₅₄ClN	404	0,9	50	Жёлтая вязкая паста

Применение

Катионноактивные ПАВ обладают антикоррозионными, бактерицидными, фунгицидными и консервирующими свойствами .

В ряде технологических процессов интенсификации нефтедобычи и повышения нефтеотдачи известны примеры применения катионных ПАВ для гидрофобизации призабойной зоны пласта и кислотных обработках скважин. Несмотря на широкий круг промышленно выпускаемых катионных ПАВ, их ассортимент в нефтяной промышленности по ряду причин весьма ограничен. В первую очередь это связано с недостаточной изученностью поверхностных явлений в горных породах .

Примечания

Литература

• Паушкин Я.М. Нефтехимический синтез в промышленности. — М.: Наука, 1966. — 257 с.
• Неволин Ф.Н. Химия и технология синтетических моющих средств. — М.: Журнал ВХО им. Д.И. Менделеева №4, 438 (1966г.)
• Шевкунов С.Н. Исследование комплексного действия КПАВ в процессах нефтедобычи. — М.: Диссертация, РГУ Нефти и газа им. И.М. Губкина (2003г.)