คุณสมบัติที่ดีของสารลดแรงตึงผิวประจุบวกมีอะไรบ้าง?

2020-09-08 23:49:40

ปฏิกิริยาหลักในการสังเคราะห์สารลดแรงตึงผิวประจุบวกคือ N-อัลคิเลชัน ซึ่งเอมีนตติยภูมิทำปฏิกิริยากับรีเอเจนต์อัลคิเลชันเพื่อสร้างเกลือควอเทอร์นารีแอมโมเนียม ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าปฏิกิริยาควอเทอร์ไนเซชัน

เกลือแอมโมเนียมควอเทอร์นารีอัลคิลเป็นหนึ่งในสายพันธุ์ที่สำคัญของสารลดแรงตึงผิวประจุบวกควอเทอร์นารีแอมโมเนียม ซึ่งมีการใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารฆ่าเชื้อแบคทีเรีย น้ำยาปรับเส้นใย ตัวแทนลอยแร่ อิมัลซิไฟเออร์และอื่น ๆ โครงสร้างของมันมีลักษณะเป็นหมู่อัลคิลสี่หมู่ที่ติดอยู่กับอะตอมไนโตรเจน กล่าวคือ อะตอมไฮโดรเจนทั้งสี่ของแอมโมเนียมไอออนจะถูกแทนที่ด้วยหมู่อัลคิล โดยทั่วไป หมู่อัลคิลหนึ่งหรือสองหมู่เท่านั้นที่เป็นหมู่ไฮโดรคาร์บอนอัลคิลสายโซ่ยาว และจำนวนอะตอมคาร์บอนของหมู่อัลคิลที่เหลือคือหนึ่งหรือสองหมู่ ตามลักษณะโครงสร้างของพวกมัน มีวิธีการหลักสามวิธีในการสังเคราะห์เกลืออัลคิลควอเทอร์นารีแอมโมเนียม กล่าวคือ ปฏิกิริยาของฮาโลอัลเคนที่สูงขึ้นและเอมีนตติยภูมิที่ต่ำกว่า ปฏิกิริยาของอัลคิลเอมีนที่สูงขึ้นและฮาโลอัลเคนที่ต่ำกว่า และการเตรียมเกลือแอมโมเนียมอัลคิลควอเทอร์นารีโดยวิธีกรดฟอร์มิกฟอร์มาลดีไฮด์

สารลดแรงตึงผิวชนิดประจุบวกมีคุณสมบัติในการฆ่าเชื้อแบคทีเรีย ทำให้นิ่ม ป้องกันไฟฟ้าสถิต ป้องกันการกัดกร่อน สารอิมัลซิไฟเออร์ และการทำให้เปียกได้ดี และมักใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาการถ่ายโอนเฟส อย่างไรก็ตาม สารลดแรงตึงผิวดังกล่าวไม่ค่อยถูกใช้เป็นผงซักฟอกเพียงอย่างเดียว เนื่องจากพื้นผิวของซับสเตรตหลายชนิดมักจะมีประจุลบในสารละลายที่เป็นน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสารละลายที่เป็นด่าง ในกระบวนการใช้ สารลดแรงตึงผิวที่มีประจุบวกจะก่อตัวเป็นกลุ่มที่ชอบน้ำในพื้นผิวเมทริกซ์ และกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำจะถูกจัดเรียงออกไปด้านนอก ซึ่งทำให้พื้นผิวของสารตั้งต้นไม่ชอบน้ำและไม่เอื้อต่อการซัก และยังมีผลกระทบด้านลบอีกด้วย นอกจากนี้ การใช้งานหลักๆ ของสารลดแรงตึงผิวประเภทนี้ไม่เหมือนกับสารลดแรงตึงผิวอื่นๆ ที่ใช้เพื่อลดแรงตึงผิว แต่ใช้คุณลักษณะทางโครงสร้างของสารลดแรงตึงผิวในด้านพิเศษอื่นๆ

มีสองวิธีในการสังเคราะห์อัลคิลไกลโคไซด์ กระบวนการหนึ่งคือกระบวนการขั้นตอนเดียว รวมถึงขั้นตอนปฏิกิริยาของน้ำตาลและแฟตตี้แอลกอฮอล์ที่มีคาร์บอนสูงภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นกรด ขั้นตอนการทำให้เป็นกลาง และขั้นตอนการกลั่นสุญญากาศ อีกวิธีหนึ่งคือวิธีสองขั้นตอน ได้แก่ ขั้นตอนปฏิกิริยาของน้ำตาลและแฟตตี้แอลกอฮอล์คาร์บอนต่ำภายใต้การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยากรด ขั้นตอนปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนแอลกอฮอล์ของแอลกอฮอล์คาร์บอนสูงและสารละลายปฏิกิริยาข้างต้น ขั้นตอนการทำให้เป็นกลาง การกลั่นแบบสุญญากาศหรือน้ำร้อนยวดยิ่ง การกำจัดแอลกอฮอล์โดยการกลั่นด้วยไอน้ำ

ไม่ว่าจะด้วยวิธีไหนก็มีปัญหาที่พบบ่อย นั่นก็คือ การเสื่อมสภาพของสีในกระบวนการผลิต การเสื่อมสภาพของสีเกิดจากการมีสารบางชนิดที่ไม่เสถียรในสารละลายปฏิกิริยาไกลโคไซด์สังเคราะห์ ซึ่งเปลี่ยนสีในระหว่างกระบวนการกลั่น (160 ℃) หรืออุณหภูมิที่สูงขึ้น อัลคิลโพลีไกลโคไซด์ในเชิงพาณิชย์จะต้องกำจัดแฟตตี้แอลกอฮอล์ส่วนเกินออกไปให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ซึ่งทำให้เกิดข้อขัดแย้งกัน กล่าวคือ แฟตตี้แอลกอฮอล์ส่วนเกินควรระเหยออกไปจนหมดโดยไม่ทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น ดังนั้นวิธีการลดปริมาณแอลกอฮอล์อย่างเต็มที่และรักษาสีที่ดีจึงกลายเป็นข้อกังวลของผู้ผลิตอัลคิลโพลีไกลโคไซด์และผู้ปฏิบัติงานด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีหนัก