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一、 物理化学特性
油基双羟乙基甲基氯化铵是一种化学结构独特的季铵盐,其分子结构可以看作是:
一个甲基(-CH₃)和两个羟乙基(-CH₂-CH₂-OH)连接在氮原子上,第四个基团是一个长链的油基(Oleyl,主要来源于
天然油脂如橄榄油或动物油脂,通常为C18不饱和烷基链,含有一个双键)。
1. 化学名称: 油基双(2-羟乙基)甲基氯化铵
2. CAS号: 18448-65-2
3. 分子式: C₂₃H₄₈ClNO₂ (以典型油基C18H33计)
4. 外观: 常温下通常为淡黄色至琥珀色透明粘稠液体或膏状体。
5. 溶解性:
- 易溶于水:由于其分子中含有两个亲水的羟乙基,它比只有一个疏水长链的单一烷基季铵盐(如CTAC)水溶性更好。
- 溶于极性有机溶剂:如乙醇、异丙醇等。
- 不溶于非极性溶剂:如矿物油、石油醚等。
6. 离子性: 阳离子性。在水溶液中会电离,带正电荷,这是其所有应用的基础。
7. 表面活性: 具有良好的降低表面张力的能力,能吸附在界面(气-液、液-液、液-固),但其核心价值不在于洗涤,而
在于其吸附和调理功能。
8. pH值: 其水溶液通常呈微酸性至中性(pH 5.0 - 7.0),温和且稳定。
9. 相容性:
- 与阴离子表面活性剂相容性差:会形成不溶性的复合物沉淀,除非在特定条件下复配(如形成“包裹”结构以降低刺
激性)。
- 与非离子和两性离子表面活性剂相容性好:可以复配使用。
10. 特性:
- 极度温和:这是其最突出的特性之一。两个羟乙基的引入大大降低了其对皮肤和眼睛的刺激性,使其非常适合用于个
人护理产品。
- 优异的调理性和柔软性:阳离子特性使其能强烈吸附在带负电的表面(如头发、皮肤、纤维、金属、矿物),提供柔
软、顺滑、抗静电的效果。
- 乳化性和稳定性:可用作辅助乳化剂,特别是用于阳离子乳液体系。
- 抗菌性:具备季铵盐通用的抗菌消毒能力,但在此方面的应用不如其调理功能突出。
二、 产品的用途与功能
其用途几乎完全基于其阳离子特性、吸附性、温和性和柔软性。
主要功能:
- 调理剂 (Conditioner):提供柔软、顺滑、易梳理的感觉,并消除静电。
- 抗静电剂 (Antistatic Agent):中和表面电荷,防止灰尘吸附和静电产生。
- 柔软剂 (Softener):吸附在材料表面,起到润滑和柔软作用。
- 乳化剂 (Emulsifier):稳定油水混合物,形成乳液。
- 杀菌剂 (Biocide):破坏微生物细胞膜,起到杀菌防腐作用(但非主要用途)。
详细用途:
1. 个人护理与化妆品行业 (主要应用领域):
- 洗发水与护发素 (核心用途):
功能:作为主调理剂。洗发后,头发纤维表面带负电荷。该成分能强力吸附在头发表面,形成一层均匀的薄膜。
效果:这层膜填补了毛鳞片受损处,显著减少头发间的摩擦,从而提供:
卓越的干/湿梳理性:头发不打结,易于梳理。
丝滑柔顺感:触感非常好。
光泽度提升:使头发看起来更有光泽。
抗静电:防止头发“飞起来”。
保湿:羟乙基具有吸湿性,能帮助头发保持水分。
优势:相比传统的季铵盐(如西曲氯铵Cetrimonium Chloride),它更加温和,对眼睛和皮肤的刺激性极低,适
合配制温和型及儿童洗护产品。
- 护肤品:
膏霜、乳液:用作辅助乳化剂和调理剂,能增加产品的稳定性,并给皮肤带来柔软、丝滑的用后感,无油腻感。
沐浴露:提供轻微的皮肤柔软和润滑感,抵消其他清洁成分带来的干涩感。
- 其他个人护理品:
剃须膏、润肤乳、防晒产品等,主要发挥其乳化稳定和改善肤感的作用。
2. 纺织品行业:
- 织物柔软剂 (Fabric Softener):
功能:在洗衣的最后一次漂洗中加入,其阳离子会吸附在带负电的棉、麻、丝等纤维表面。
效果:疏水长链向外排列,形成一层润滑膜,使得:
织物变得蓬松、柔软。
减少纤维间摩擦,抗起球。
防止静电积聚,尤其对于合成纤维混纺的织物。
有助于熨烫。
优势:比二硬脂基二甲基氯化铵(DSDMAC)等传统柔软剂更易生物降解,更环保。
3. 工业与特种应用:
- 沥青乳化剂:在道路铺设中,用于乳化沥青。阳离子乳化剂能很好地吸附在带负电的石料表面,破乳后使沥青牢固
地包裹石料。
- 矿物浮选剂:在采矿工业中,利用其选择性吸附特性,帮助分离有价值的矿物和废石。
- 颜料分散剂/表面处理剂:用于处理无机颜料(如二氧化钛、滑石粉),改善它们在有机体系中的分散性和相容性。
- 金属加工液:作为润滑剂和防腐剂的组分。
- 纸张柔软剂:用于生产高档卫生纸、面巾纸,提供极其柔软的手感。
三、 应用场景
- 化妆品工厂的配料车间:在配制洗发水、护发素、沐浴露、膏霜时,作为关键原料被添加到配方中。
- 家庭浴室:消费者在使用含有该成分的洗发水和护发素时,直接体验到其带来的柔顺效果。
- 洗衣房:在家庭或工业洗衣流程中,作为织物柔软剂的活性成分被加入漂洗缸。
- 高速公路施工现场:作为阳离子沥青乳化剂的关键组分,用于生产铺路用的乳化沥青。
- 采矿厂:在浮选车间,作为药剂添加到矿浆中,用于分离精选矿物。
- 造纸厂:在卫生纸生产的浆料阶段或表面处理阶段添加,以赋予纸张柔软性。
四、 性能局限
尽管性能优异,但它也存在一些固有的局限性:
- 与阴离子表活不相容:这是其最大局限。它不能直接与主流的阴离子清洁剂(如月桂醇硫酸钠SLS、月桂醇聚醚硫
酸酯钠SLES)简单混合,否则会沉淀失效。必须通过复杂的配方技术(如使用两性表面活性剂作为“桥接”、形成胶
束包裹结构)来克服,这增加了配方难度和成本。
- 在极高pH下不稳定:季铵盐在强碱性条件下(pH > 9)可能发生霍夫曼消除反应而分解,限制了其在某些高碱体
系中的应用。
- 泡沫抑制性:阳离子表面活性剂通常不是好的发泡剂,甚至可能抑制由阴离子表面活性剂产生的丰富泡沫。虽然对
护发素影响不大,但在洗发水中需要平衡泡沫和调理感。
- 成本较高:相较于一些传统的季铵盐(如单烷基三甲基季铵盐),其合成原料和工艺更复杂,导致成本相对较高。
- 可能产生积聚(Build-up):长期单一使用含此类阳离子调理剂的产品,其吸附的薄膜可能会逐渐累积,导致头发
变软、扁塌、缺乏蓬松感,甚至看起来油腻。这就是为什么许多配方建议定期使用深层清洁洗发水的原因。
- 杀菌谱有限:虽然具有抗菌性,但作为杀菌消毒剂使用时,其效率通常不如专门的双链或单链季铵盐消毒剂(如苯
扎氯铵、DDAC)。
总结
油基双羟乙基甲基氯化铵(CAS 18448-65-2)是一种高性能、高附加值、极度温和的阳离子调理剂。它的核心优
势在于双羟乙基结构带来的卓越温和性和出色的调理柔软功能。这使其成为个人护理产品(尤其是洗护发领域)和织
物柔软剂中不可或缺的关键成分。尽管存在与阴离子成分相容性差和可能产生积聚等局限性,但通过先进的配方技术可
以有效规避,其优异的性能使其在特定应用场景中地位稳固。
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