陽(yáng)離子表面活性劑的應(yīng)用研究

摘要：簡(jiǎn)要介紹了陽(yáng)離子表面活性劑優(yōu)異的殺菌性和容易吸附于一般固體表面的性質(zhì)，重點(diǎn)論述了陽(yáng)離子表面活性劑在石油化工、洗滌工業(yè)、復(fù)合材料添加劑等方面的廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 陽(yáng)離子表面活性劑；應(yīng)用；環(huán)保

中圖分類(lèi)號(hào)：X830.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(yáng)離子表面活性劑的性能及發(fā)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(tài)。 [1～3]陽(yáng)離子表面活性劑是疏水基通過(guò)共價(jià)鍵與帶正電的親水基相連的表面活性劑。陽(yáng)離子表面活性劑與其它類(lèi)型的表面活性劑相比，除了其表面活性劑的差異，陽(yáng)離子表面活性劑具有兩個(gè)顯著特性，優(yōu)異的殺菌性及容易吸附于一般固體表面的性質(zhì)。[4～5]因此陽(yáng)離子表面活性劑具有良好的乳化、潤(rùn)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(gè)世紀(jì)40年代初開(kāi)發(fā)研制，是很多工業(yè)部門(mén)必要的化學(xué)助劑。其用量雖小但是收效甚大，被譽(yù)為“工業(yè)味精”。 目前，表面活性劑在從一般工業(yè)輔助劑產(chǎn)品開(kāi)始向獨(dú)立的精細(xì)化學(xué)品發(fā)展。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)大力發(fā)展工業(yè)，表面活性劑工業(yè)得到了迅速的發(fā)展，但是由于剛起步，與發(fā)達(dá)國(guó)家比起來(lái)還是有很大差距，尤其是陽(yáng)離子表面活性劑更加落后。

2 陽(yáng)離子表面活性劑的應(yīng)用

2.1 在洗滌劑工業(yè)中的應(yīng)用

洗滌隨著社會(huì)的發(fā)展不斷地演變和進(jìn)化，洗滌用品也隨著發(fā)展。比如皂角，從天然的洗滌用品到香波的出現(xiàn)，是一個(gè)突破的發(fā)展。 [6] 并且因?yàn)閹в姓姾傻募句@鹽所以對(duì)皮膚和頭發(fā)具有強(qiáng)吸附性，并對(duì)頭發(fā)有抗靜電調(diào)理功能。分子鏈越長(zhǎng)，頭發(fā)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(tuán)越多越易附著在頭發(fā)上，頭發(fā)的干梳性越好。此類(lèi)表面活性劑，既可使泡沫穩(wěn)定，又可改善頭發(fā)的梳理效果[7]。

2.2 陽(yáng)離子表面活性劑在原油開(kāi)采中的應(yīng)用

表面活性劑在原油開(kāi)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(chǎn)過(guò)程中，使用表面活性劑，對(duì)于保證鉆井安全，提高原油采收率、油品質(zhì)量、生產(chǎn)效率及防備防護(hù)和運(yùn)輸?shù)绕鹬匾饔?。鉆井液的性能對(duì)鉆井效率、防止事故起關(guān)鍵作用，而泥漿的好壞與表面活性劑的使用有密切關(guān)系。陽(yáng)離子表面活性劑由于其獨(dú)特的性能在原油開(kāi)采中發(fā)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(lèi)、菌類(lèi)、細(xì)菌等。其中細(xì)菌的存在危害最為嚴(yán)重，注水會(huì)使細(xì)菌進(jìn)入地層，由于細(xì)菌的繁殖、生長(zhǎng)和代謝不但能引起設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕，還能堵塞設(shè)備，嚴(yán)重會(huì)造成油井完全閉塞和干涸。在其中加入陽(yáng)離子表面活性劑對(duì)油田用水進(jìn)行處理，通過(guò)加強(qiáng)藥劑在細(xì)菌體的吸附作用，從而增強(qiáng)它的殺菌效果?？梢源蟠蠼档陀途畠?nèi)設(shè)備的腐蝕率，又不至于堵塞油田流動(dòng)。

2.2.2 油田堵水劑

采收原油，遇到油水同層時(shí)，應(yīng)使用選擇性封堵水劑。遇到油水不同層時(shí)，使用非堵水劑堵水。陽(yáng)離子表面活性劑是一種常用的選擇性封堵劑，當(dāng)它進(jìn)入水層時(shí)，陽(yáng)離子表面活性劑吸附在被水沖刷出來(lái)的砂巖表面，使出水層位由親水轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油，增加了水的流動(dòng)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(lèi)破乳劑是隨著第三次采油的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的，陽(yáng)離子表面活性劑是通過(guò)與原油中的陰離子乳化劑反應(yīng)，中和掉了原來(lái)穩(wěn)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(rùn)性，達(dá)到破乳的目的。由于不同的破乳劑有不同的破乳機(jī)理，因此水包油型乳化原油破乳劑多采用復(fù)配使用，如季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑與鹽復(fù)配使用。

2.3 陽(yáng)離子表面活性劑在材料合成中的應(yīng)用

在材料科學(xué)中，隨著新技術(shù)革命的發(fā)展，特別是尖端新技術(shù)對(duì)新材料的迫切需求，不斷發(fā)展新的工藝和方法材料，陽(yáng)離子表面活性劑作為有機(jī)模板劑在材料合成中越來(lái)越引起人們的重視。

2.3.1 在中孔分子篩合成中的應(yīng)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(xué)過(guò)程，通過(guò)有機(jī)物和無(wú)機(jī)物之間的界面作用組裝生成的一類(lèi)無(wú)機(jī)多孔材料。材料大大超出了常規(guī)分子篩的孔徑范圍且穩(wěn)定性好。

2.3.2 在復(fù)合材料合成中的應(yīng)用

很多陽(yáng)離子表面活性劑在粘土礦物改性中發(fā)揮了巨大的作用，為了得到性能優(yōu)異的各種有機(jī)-無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料，對(duì)粘土預(yù)處理是非常重要的。各種陽(yáng)離子表面活性劑在粘土的改性中發(fā)揮了巨大的作用，通過(guò)長(zhǎng)鏈季銨鹽表面活性劑與粘土礦物晶片層間可進(jìn)行陽(yáng)離子間的離子交換反應(yīng)，使表面活性劑離子進(jìn)入粘土礦物晶片層間，從而制得有機(jī)化的粘土礦物。和一般有機(jī)-無(wú)機(jī)填充材料相比，含有少量無(wú)機(jī)成分的聚合物-粘土納米復(fù)合材料表現(xiàn)出突出的力學(xué)性能、熱性能和阻隔性能。由于無(wú)機(jī)含量少，質(zhì)量一般較輕，另外聚合物-粘土納米復(fù)合材料還具有防火、防腐、防滲漏和耐磨等優(yōu)良性能。

2.4 陽(yáng)離子表面活性劑在防銹中的應(yīng)用

金屬除了在大氣中，水中、土壤中也會(huì)發(fā)生腐蝕，給國(guó)家造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。防止腐蝕主要是控制腐蝕速度和防止腐蝕發(fā)生的問(wèn)題。應(yīng)用緩蝕劑和防銹劑來(lái)控制和防止金屬腐蝕，其優(yōu)點(diǎn)是用量少，設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便，投資少，見(jiàn)效快。緩蝕劑是加在水溶液或其他腐蝕性的介質(zhì)中的，分為無(wú)機(jī)緩蝕劑和有機(jī)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(jī)胺類(lèi)和陽(yáng)離子表面活性劑是常用的有機(jī)緩蝕劑和防銹劑。

2.5 陽(yáng)離子表面活性劑在礦物浮選中的應(yīng)用

浮選是在氣-液-固三相界面分選的一門(mén)學(xué)科，上個(gè)世紀(jì)多數(shù)礦物質(zhì)分離都用這個(gè)方法，在浮選過(guò)程中，要選擇捕收劑使給定的礦物從其他礦物中分離出來(lái)，然后加入調(diào)節(jié)劑使他們分開(kāi)。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(lèi)化合物等陽(yáng)離子表面活性劑。

2.6 在環(huán)保中的應(yīng)用

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

2.7 陽(yáng)離子表面活性劑在其他方面的應(yīng)用

在工業(yè)循環(huán)水用殺菌劑，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中也多用陽(yáng)離子表面活性劑作為消毒劑，進(jìn)行水體消毒。近代塑料加工高速發(fā)展，但是由于塑料及其制品容易因摩擦而產(chǎn)生靜電，且電阻很高，在塑料制品中加入陽(yáng)離子表面活性劑具有很好的抗靜電性。此外，陽(yáng)離子表面活性劑在建筑中也大有用途，陽(yáng)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(xué)中，加入適當(dāng)?shù)年?yáng)離子表面活性劑可以起到増溶、增敏、增穩(wěn)、催化和抗干擾等化學(xué)作用。

3 結(jié)論

本文對(duì)陽(yáng)離子表面活性劑的主要性能及在不同領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)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(yáng)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(wú)異味、污染少。但是陽(yáng)離子表面活性劑因其相對(duì)價(jià)格比較高，在無(wú)須陽(yáng)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(guó)家對(duì)陽(yáng)離子表面活性劑領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)應(yīng)用研究投入的還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，與發(fā)達(dá)國(guó)家有著很大的差距。但是，隨著我過(guò)工業(yè)化的發(fā)展，陽(yáng)離子表面活性劑一定會(huì)呈現(xiàn)出更加廣闊的前景。

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作者簡(jiǎn)介：梁鐘璇，女，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)。