المواد السطحية النشطة الكاتيونية هي في الغالب مشتقات أمين عضوي تحتوي على النيتروجين ، لأن ذرة النيتروجين في جزيئها تحتوي على زوج واحد من الإلكترونات ،لذلك يمكن أن يجمع مع الهيدروجين في جزيء الحمض عن طريق ربط الهيدروجين، بحيث تكون المجموعة الأمينية مشحونة إيجابياً. لذلك ، لديهم نشاط سطحي جيد فقط في الوسيط الحمضي ؛ في الوسيط القلوي ، من السهل هبوطها وفقدان نشاطها السطحي.بالإضافة إلى المواد السطحيّة الكاتيونية المحتويّة على النيتروجين، هناك عدد قليل من مواد السطح النشطة الكاتيونية التي تحتوي على الكبريت والفوسفور والزرنيخ وعناصر أخرى.
التنمية:
في وقت مبكر من عام 1896، اكتشف ف. كرافت وآخرون أن هيدروكلوريد السيتيلامين لديه خاصية رغوة الصابون،ولكن لم يكن حتى بعد عام 1928 أن المواد السطحيّة الكاتيونيّة تمّ اعتمادها في الصناعة، مثل استخدامها كملين للألياف، والعوامل الوقائية الساكنة، والعوامل المقاومة للماء، والمواد المساعدة في الصبغ، والعوالق المعدنية والعوامل القاتلة للبكتيريا، الخ.استهلاكها أقل من استهلاك المواد الصناعية السطحية الأنيونية وغير الأنيونيةومع ذلك ، فإن استهلاكها أقل من استهلاك المواد الصناعية للأنيونات ومواد الصناعة غير الأيونية ، ويتم استخدامه بشكل رئيسي في التطبيقات الخاصة مثل الحد من الاحتكاك والتأثيرات القاتلة للبكتيريا.المواد السطحية النشطة الكاتيونية تتفرق في الماء لتشكيل الكاتيونات النشطة في السطح، التي لها الشحنة المعاكسة للمواد السطحيّة النيونية، وغالباً ما يشار إليها باسم "الصابونات العكسية". من حيث بنيتها الكيميائيّة،يحتوي على ما لا يقل عن مجموعة هيدروفوبية ذات سلسلة طويلة و مجموعة هيدروفيل إيجابية. عادةً ما تستمد المجموعة الهيدروفوبية ذات السلسلة الطويلة من الأحماض الدهنية أو المواد البتروكيماوية. يتم حمل الشحنة الإيجابية للكاتيونات النشطة على السطح بشكل عام بواسطة ذرات النيتروجين ،ولكن يمكن أيضا أن يتم نقلها بواسطة ذرات الكبريت والفوسفور، ولكن الغالبية العظمى من المئات من مواد السطح الفعالة الكاتيونية المتوفرة حالياً تجارياً تحتوي على ذرات النيتروجين المشحونة إيجابياً.وبالتالي فإن الأمينات الدهنية هي مواد خام مهمة لمواد السطح النشطة الكاتيونية.
المواد السطحية النشطة الكاتيونية ، مثل أنواع أخرى من المواد السطحية النشطة ، تلتصق في الواجهات أو على الأسطح ، وتشكل ميسيلات في محلول عندما تصل إلى تركيز معين (تركيز ميسيلات حرج ،أو CMC)، وبالتالي خفض التوتر السطحي للمذيب وتظهر نشاطًا سطحيًا.التأثير المنظف للمواد السطحيّة الكاتيونية محدود، وخصائصها البكتيريولوجية والعلاقة مع امتصاص السطح الصلب أكثر بروزًا. بشكل عام تكون الأسطح الصلبة مشحونة سلبًا ،والمواد السطحيّة الكاتيونية المشحونة إيجابيّاً لها نشاط واضح جداً عليهاالمواد السطحيّة الكاتيونية تُمتص بسهولة من قبل بشرة الإنسان وشعره وأسنانه. على سبيل المثال، يتم استخدامها بشكل رئيسي في مستحضرات التجميل كعوامل مضادة للبكتيريا ومضادة للبكتيريا، ومواد تكييف الشعر،مرطبات الجلد ومضافات مكافحة التسوس.
يحتوي الهيكل الجزيئي لمواد السطح النشطة الكاتيونية على مجموعات مشحونة إيجابياً ، مثل مجموعات الأمين ومجموعات الأمونيوم الرباعية.يمكن لمواد السطح النشطة الكاتيونية تشكيل أزواج الأيونات والهياكل الميكيلرية في محلول مائي، ولديها سلسلة من الخصائص الكيميائية والفيزيائية الخاصة.
المواد السطحية النشطة الكاتيونية الشائعة
1أملاح الأمونيوم الرباعية: مثل بروميد السيتيل تريميثيل أمونيوم (CTAB) ، كلوريد السيتيل تريميثيل أمونيوم (CTAC).وغالبا ما تستخدم كمواد ترطيبالمستنقعات ومبيدات البكتيريا.
2. المواد السطحيّة النشطة القائمة على الأمين: مثل السيتيلامين (C16-amine) ، السيتيلي ديميثيلامين (C16-dimethylamine) ، الخ.وغالبا ما تستخدم كمواد ترطيب ومرشحات في المنسوجاتصناعات الورق والصبغات
3مواد مستعملة في السطح: مثل أمين أيسيتيل أيسيتالديهيد (C16-aminoaldehyde) ، الخ.لديهم خصائص جيدة للتحلّل والتشتت ويستخدمون عادةً في الأصباغصناعات الطلاء والطلاء
المهام الرئيسية:
- النشاط السطحي: يمكن لمواد السطح النشطة الكاتيونية أن تقلل من التوتر السطحي للسوائل، مما يجعل من الأسهل ترطيب الأسطح الصلبة، وتحسين تشتت السوائل على الصلبات.
- المستحلب: يمكن لمواد السطح النشطة الكاتيونية أن تشكل سوائل مستحلبة بين الماء والزيت، مما يجعل مزيجات الزيت والماء أكثر استقرارا وأسهل في التشتت والمزج.
- العقاقير: بعض العقاقير السطحية الكاتيونية لها خصائص جيدة ضد البكتيريا ومضادة للميكروبات وتستخدم عادة في المواد المطهرة والمطهرة.
- المنعمات: المنفعات السطحية الكاتيونية يمكنها أن تنعم الألياف وتزيد من الشعور بالراحة في الأقمشة.
- المذيبات: يمكن للمضيبات السطحية الكاتيونية أن تشتت الجسيمات الصلبة في الماء وتمنعها من إعادة تجميعها.
تجدر الإشارة إلى أنه بسبب خصائص الشحنة الإيجابية لمواد السطح النشطة الكاتيونية ، فإن تفاعلها مع المواد الأنيونية (على سبيل المثال ، الصابونات ، الأصباغ الأنيونية ، إلخ.)) سيؤدي إلى هطول الأمطار أو فقدان النشاط السطحي، وبالتالي يجب تجنب وجودها في وقت واحد مع هذه المواد عند استخدامها.المواد السطحيّة الكاتيونية لها تأثير أكبر على البيئة والسمية البيولوجية، ويجب أن تستخدم مع الاهتمام بحماية البيئة والاستخدام الآمن.
المواد السطحية النشطة الكاتيونية هي في الغالب مشتقات أمين عضوي تحتوي على النيتروجين ، لأن ذرة النيتروجين في جزيئها تحتوي على زوج واحد من الإلكترونات ،لذلك يمكن أن يجمع مع الهيدروجين في جزيء الحمض عن طريق ربط الهيدروجين، بحيث تكون المجموعة الأمينية مشحونة إيجابياً. لذلك ، لديهم نشاط سطحي جيد فقط في الوسيط الحمضي ؛ في الوسيط القلوي ، من السهل هبوطها وفقدان نشاطها السطحي.بالإضافة إلى المواد السطحيّة الكاتيونية المحتويّة على النيتروجين، هناك عدد قليل من مواد السطح النشطة الكاتيونية التي تحتوي على الكبريت والفوسفور والزرنيخ وعناصر أخرى.
التنمية:
في وقت مبكر من عام 1896، اكتشف ف. كرافت وآخرون أن هيدروكلوريد السيتيلامين لديه خاصية رغوة الصابون،ولكن لم يكن حتى بعد عام 1928 أن المواد السطحيّة الكاتيونيّة تمّ اعتمادها في الصناعة، مثل استخدامها كملين للألياف، والعوامل الوقائية الساكنة، والعوامل المقاومة للماء، والمواد المساعدة في الصبغ، والعوالق المعدنية والعوامل القاتلة للبكتيريا، الخ.استهلاكها أقل من استهلاك المواد الصناعية السطحية الأنيونية وغير الأنيونيةومع ذلك ، فإن استهلاكها أقل من استهلاك المواد الصناعية للأنيونات ومواد الصناعة غير الأيونية ، ويتم استخدامه بشكل رئيسي في التطبيقات الخاصة مثل الحد من الاحتكاك والتأثيرات القاتلة للبكتيريا.المواد السطحية النشطة الكاتيونية تتفرق في الماء لتشكيل الكاتيونات النشطة في السطح، التي لها الشحنة المعاكسة للمواد السطحيّة النيونية، وغالباً ما يشار إليها باسم "الصابونات العكسية". من حيث بنيتها الكيميائيّة،يحتوي على ما لا يقل عن مجموعة هيدروفوبية ذات سلسلة طويلة و مجموعة هيدروفيل إيجابية. عادةً ما تستمد المجموعة الهيدروفوبية ذات السلسلة الطويلة من الأحماض الدهنية أو المواد البتروكيماوية. يتم حمل الشحنة الإيجابية للكاتيونات النشطة على السطح بشكل عام بواسطة ذرات النيتروجين ،ولكن يمكن أيضا أن يتم نقلها بواسطة ذرات الكبريت والفوسفور، ولكن الغالبية العظمى من المئات من مواد السطح الفعالة الكاتيونية المتوفرة حالياً تجارياً تحتوي على ذرات النيتروجين المشحونة إيجابياً.وبالتالي فإن الأمينات الدهنية هي مواد خام مهمة لمواد السطح النشطة الكاتيونية.
المواد السطحية النشطة الكاتيونية ، مثل أنواع أخرى من المواد السطحية النشطة ، تلتصق في الواجهات أو على الأسطح ، وتشكل ميسيلات في محلول عندما تصل إلى تركيز معين (تركيز ميسيلات حرج ،أو CMC)، وبالتالي خفض التوتر السطحي للمذيب وتظهر نشاطًا سطحيًا.التأثير المنظف للمواد السطحيّة الكاتيونية محدود، وخصائصها البكتيريولوجية والعلاقة مع امتصاص السطح الصلب أكثر بروزًا. بشكل عام تكون الأسطح الصلبة مشحونة سلبًا ،والمواد السطحيّة الكاتيونية المشحونة إيجابيّاً لها نشاط واضح جداً عليهاالمواد السطحيّة الكاتيونية تُمتص بسهولة من قبل بشرة الإنسان وشعره وأسنانه. على سبيل المثال، يتم استخدامها بشكل رئيسي في مستحضرات التجميل كعوامل مضادة للبكتيريا ومضادة للبكتيريا، ومواد تكييف الشعر،مرطبات الجلد ومضافات مكافحة التسوس.
يحتوي الهيكل الجزيئي لمواد السطح النشطة الكاتيونية على مجموعات مشحونة إيجابياً ، مثل مجموعات الأمين ومجموعات الأمونيوم الرباعية.يمكن لمواد السطح النشطة الكاتيونية تشكيل أزواج الأيونات والهياكل الميكيلرية في محلول مائي، ولديها سلسلة من الخصائص الكيميائية والفيزيائية الخاصة.
المواد السطحية النشطة الكاتيونية الشائعة
1أملاح الأمونيوم الرباعية: مثل بروميد السيتيل تريميثيل أمونيوم (CTAB) ، كلوريد السيتيل تريميثيل أمونيوم (CTAC).وغالبا ما تستخدم كمواد ترطيبالمستنقعات ومبيدات البكتيريا.
2. المواد السطحيّة النشطة القائمة على الأمين: مثل السيتيلامين (C16-amine) ، السيتيلي ديميثيلامين (C16-dimethylamine) ، الخ.وغالبا ما تستخدم كمواد ترطيب ومرشحات في المنسوجاتصناعات الورق والصبغات
3مواد مستعملة في السطح: مثل أمين أيسيتيل أيسيتالديهيد (C16-aminoaldehyde) ، الخ.لديهم خصائص جيدة للتحلّل والتشتت ويستخدمون عادةً في الأصباغصناعات الطلاء والطلاء
المهام الرئيسية:
- النشاط السطحي: يمكن لمواد السطح النشطة الكاتيونية أن تقلل من التوتر السطحي للسوائل، مما يجعل من الأسهل ترطيب الأسطح الصلبة، وتحسين تشتت السوائل على الصلبات.
- المستحلب: يمكن لمواد السطح النشطة الكاتيونية أن تشكل سوائل مستحلبة بين الماء والزيت، مما يجعل مزيجات الزيت والماء أكثر استقرارا وأسهل في التشتت والمزج.
- العقاقير: بعض العقاقير السطحية الكاتيونية لها خصائص جيدة ضد البكتيريا ومضادة للميكروبات وتستخدم عادة في المواد المطهرة والمطهرة.
- المنعمات: المنفعات السطحية الكاتيونية يمكنها أن تنعم الألياف وتزيد من الشعور بالراحة في الأقمشة.
- المذيبات: يمكن للمضيبات السطحية الكاتيونية أن تشتت الجسيمات الصلبة في الماء وتمنعها من إعادة تجميعها.
تجدر الإشارة إلى أنه بسبب خصائص الشحنة الإيجابية لمواد السطح النشطة الكاتيونية ، فإن تفاعلها مع المواد الأنيونية (على سبيل المثال ، الصابونات ، الأصباغ الأنيونية ، إلخ.)) سيؤدي إلى هطول الأمطار أو فقدان النشاط السطحي، وبالتالي يجب تجنب وجودها في وقت واحد مع هذه المواد عند استخدامها.المواد السطحيّة الكاتيونية لها تأثير أكبر على البيئة والسمية البيولوجية، ويجب أن تستخدم مع الاهتمام بحماية البيئة والاستخدام الآمن.
