所謂陽(yáng)離子表面活性劑是指該類物質(zhì)溶于水中時(shí)，電離出來(lái)的親水基團(tuán)是帶有正電荷的陽(yáng)離子，也就是說(shuō)該類物質(zhì)具有表面活性的基團(tuán)為陽(yáng)離子。
在陽(yáng)離子表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)中至少含有一個(gè)長(zhǎng)鏈?zhǔn)杷碎L(zhǎng)鏈?zhǔn)杷梢允侵辨溁蛑ф溚榛⒅咀弭人嵫苌镆约胺辑h(huán)等。長(zhǎng)鏈?zhǔn)杷母淖兛梢栽谳^大程度上影響表面活性劑的性能和使用領(lǐng)域。
相對(duì)而言，陽(yáng)離子表面活性劑的親水基結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單些。盡管理論上正電荷可以由氮原子、磷原子和硫原子等來(lái)攜帶(作為親水陽(yáng)離子基團(tuán)的核心原子)，然而到目前為止，絕大多數(shù)具有商業(yè)價(jià)值的陽(yáng)離子表面活性劑都是有機(jī)胺的鹽類，親水陽(yáng)離子基團(tuán)的核心原子幾乎清一色都是氮原子。
就一般性質(zhì)而言，陽(yáng)離子表面活性劑具有表面活性劑的共同性質(zhì)，即能夠吸附在表面或者界面上并且降低表面張力，在溶液中形成膠團(tuán)，表現(xiàn)出潤(rùn)濕、加溶、乳化、分散等特性。但是，陽(yáng)離子表面活性劑的親水基團(tuán)是帶有正電荷的陽(yáng)離子，而一般固體表面通常是帶有負(fù)電荷的，當(dāng)兩者相遇發(fā)生吸附的時(shí)候，在靜電作用的支配下，陽(yáng)離子表面活性劑的親水基團(tuán)朝向固體表面，疏水基團(tuán)則朝向外面，結(jié)果令固體表面變成疏水性的，阻礙洗滌、潤(rùn)濕作用的發(fā)揮。陽(yáng)離子表面活性劑的這個(gè)特性使它的去污力較差，不適宜作為洗滌用途，甚至有負(fù)洗滌效果。
陽(yáng)離子表面活性劑在應(yīng)用時(shí)要特別留意其與別的表面活性劑的配伍性。一般陽(yáng)離子表面活性劑與陰離子表面活性劑混合后能形成不溶于水的沉淀物，兩者互相抵消。只有其中一種活性物過量而能使沉淀物增溶時(shí)，混合液才呈透明狀。不過，近年已經(jīng)有越來(lái)越多的研究結(jié)果表明，只要品種和數(shù)量搭配得當(dāng)，陽(yáng)離子表面活性劑與陰離子表面活性劑混合時(shí)不但不會(huì)降低它們的活性，有時(shí)候還會(huì)有增效作用。
在化妝品工業(yè)中，陽(yáng)離子表面活性劑主要用作殺菌劑、柔軟劑、抗靜電劑等。常用的陽(yáng)離子表面活性劑品種主要有季銨鹽及其聚合物、吡啶鹵化物等，分別介紹如下。
1季銨鹽
季銨鹽是化妝品工業(yè)中最常用的一類陽(yáng)離子表面活性劑。用脂肪族或者芳香族胺與鹵代烴反應(yīng)都可以很方便地制備季銨鹽。
季銨鹽分子結(jié)構(gòu)的變化體現(xiàn)在R基的種類和數(shù)量上，一般組合有l個(gè)長(zhǎng)鏈R基加3個(gè)短鏈R基或者2個(gè)長(zhǎng)鏈R基加2個(gè)短鏈R基。各種組合直接影響季銨鹽在水中的溶解性和表面活性。實(shí)驗(yàn)證實(shí)R基碳原子數(shù)為8～14個(gè)的單長(zhǎng)鏈烷基季銨鹽均能夠溶解在水里，而R基碳原子數(shù)為l5～18個(gè)的單長(zhǎng)鏈烷基季銨鹽較難溶解在水中；雙長(zhǎng)鏈烷基的季銨鹽一般都不溶于水但可以溶解在非極性溶劑中。單長(zhǎng)鏈烷基季銨鹽常用作殺菌劑、柔軟劑和抗靜電劑，在洗發(fā)香波和護(hù)發(fā)素中作為頭發(fā)調(diào)理劑使用。雙長(zhǎng)鏈烷基的季銨鹽主要在紡織工業(yè)中用作織物柔軟劑。
①十二烷基二甲基芐基氯化銨 商品名稱是洗滌劑1227和殺菌劑“潔爾滅”。它是由十二烷基二甲基叔胺與芐基氯加熱反應(yīng)得到的產(chǎn)物，分子結(jié)構(gòu)式為：
市場(chǎng)上銷售的十二烷基二甲基芐基氯化銨(洗滌劑1227)通常是含量為45％的無(wú)色透明黏稠液體，pH值為中性。
十二烷基二甲基芐基氯化銨具有良好的泡沫性和穩(wěn)定性，耐熱耐光，在沸水中穩(wěn)定和不揮發(fā)。它的水溶性非常好，同時(shí)兼有殺菌、乳化、抗靜電、柔軟、調(diào)理等諸多作用，是應(yīng)用最廣的陽(yáng)離子表面活性劑之一。
十二烷基二甲基芐基氯化銨的殺菌能力非常突出，萬(wàn)分之幾的濃度的溶液即可用于消毒，對(duì)革蘭陽(yáng)性和陰性細(xì)菌都有殺滅作用，在酸度高時(shí)更有效。需要留意的是在比較高的濃度下對(duì)皮膚和眼睛有刺激性，在化妝品配方中要注意控制其用量。
與之結(jié)構(gòu)和性能十分相似的另一個(gè)季銨鹽品種是十二烷基二甲基芐基溴化銨，也稱新潔爾滅，其殺菌性比潔爾滅更強(qiáng)。
②十六烷基三甲基氯化銨 商品名稱是l631。它是由十六烷基二甲基叔胺與氯甲烷在加壓條件下反應(yīng)得到的產(chǎn)物，分子結(jié)構(gòu)式為：
商品l631是白色或者米黃色膏狀物，活性物含量70％，l％水溶液的pH值呈中性。具有良好的抗靜電柔軟性能，并且有優(yōu)良的殺菌防霉作用。易溶于熱水和乙醇中。與其他陽(yáng)離子、陰離子和非離子表面活性劑配伍性良好。也是應(yīng)用最廣的陽(yáng)離子表面活性劑之.
③十八烷基磷酸酯取代胺分子結(jié)構(gòu)如下：
該化合物是固體蠟狀物，可用于乳化、調(diào)理和抗靜電作用，是一種磷酸酯的取代胺。同樣具有殺滅細(xì)菌和真菌的作用。
2雜環(huán)類陽(yáng)離子表面活性劑
(1)吡啶鹵化物
吡啶鹵化物從本質(zhì)上來(lái)看也是一種季銨鹽化合物，差別在于吡啶鹵化物是環(huán)狀結(jié)構(gòu)，而且是芳香雜環(huán)化合物，原本位于氮原子上的正電荷可以通過共軛體系分散到環(huán)上其他原子上，具有比較高的穩(wěn)定性。烷基吡啶鹵化物可以用鹵代烷與毗啶反應(yīng)制得：
十二烷基吡啶氯化銨是這類表面活性劑的代表物，其殺菌力很強(qiáng)，對(duì)傷寒桿菌和金黃葡萄球菌有殺滅能力。在食品加工、餐廳、飼養(yǎng)場(chǎng)和游泳池等處作為洗滌消毒劑使用。
(2)烷基咪唑啉陽(yáng)離子表面活性劑
典型的咪唑啉乙酸鹽兩性表面活性劑是由硬脂酸和二乙烯三胺高溫脫水酰化、環(huán)化，再與醋酸中和成鹽的產(chǎn)物。它的陽(yáng)離子部分帶一價(jià)的正電荷，但它不是完全意義上的季銨化離子，它只是以鹽的形式存在。若以硫酸二甲酯作為甲基化試劑與咪唑啉進(jìn)一步進(jìn)行甲基化反應(yīng)，就可以得到季銨鹽型陽(yáng)離子咪唑啉表面活性劑：
陽(yáng)離子咪唑啉表面活性劑是類似于吡啶鹵化物的環(huán)狀結(jié)構(gòu)的季銨鹽，為五元環(huán)結(jié)構(gòu)，環(huán)上含有兩個(gè)氮原子而且存在共軛關(guān)系。
陽(yáng)離子烷基咪唑啉化合物與季銨鹽一樣都是外鹽結(jié)構(gòu)，由帶正電荷的季銨離子與帶負(fù)電荷的無(wú)機(jī)酸根離子配對(duì)組成分子。兩性瞇唑啉非離子表面活性劑雖然具有類似的陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)，雜環(huán)上的氮原子都是帶正電荷的季銨離子，但是在分子中卻同時(shí)帶有羧基負(fù)離子，正負(fù)離子在分子內(nèi)部已經(jīng)配對(duì)組成內(nèi)鹽。所以從結(jié)構(gòu)到性能上陽(yáng)離子烷基咪唑啉表面活性劑與兩性咪唑啉非離子表面活性劑都有一定的區(qū)別。
十八烷基陽(yáng)離子烷基咪唑啉(即以上結(jié)構(gòu)通式中R—C18H37)為淺黃色固體，能分散水中成為乳液。易溶于異丙醇、丙酮、乙醇，能與苯部分互溶，難溶于二氯乙烷、石油醚、正己烷、正丁醇、四氯化碳、氯仿等。溶于水后，其泡沫白色而細(xì)密，且乳狀液有膠性，加熱和攪拌均可使其泡沫增加，在水相表面有良好的分散性。其濃度為l0．
3聚合型陽(yáng)離子表面活性劑
一般的陽(yáng)離子表面活性劑與其他表面活性劑的配伍性總存在這樣或那樣的問題，特別是與陰離子表面活性劑混合后能形成不溶于水的沉淀物，兩者互相抵消。配伍性問題限制了陽(yáng)離子表面活性劑的應(yīng)用。聚合型陽(yáng)離子表面活性劑在配伍性和穩(wěn)定性方面優(yōu)于一般的陽(yáng)離子表面活性劑。
聚合型陽(yáng)離子表面活性劑中具有代表性的品種是聚乙烯基吡啶季銨鹽。該類化合物是用乙烯基吡啶作為單體，像合成高分子材料那樣通過有控制的聚合反應(yīng)生成聚乙烯基吡啶線型聚合物。
聚乙烯基吡啶線型聚合物再與鹵代烷反應(yīng)，將吡啶環(huán)上的氮原子季銨化就可以得到聚合型陽(yáng)離子表面活性劑：
聚合型陽(yáng)離子表面活性劑的穩(wěn)定性非常好，能夠與陰離子表面活性劑“和平共處”，特別適合用來(lái)配制洗發(fā)護(hù)發(fā)二合一調(diào)理香波。在香波中陰離子表面活性劑做主活性物發(fā)揮洗滌作用，將污垢清除干凈；聚合型陽(yáng)離子表面活性劑則作為抗靜電劑和柔軟劑，對(duì)頭發(fā)進(jìn)行調(diào)理。聚合型陽(yáng)離子表面活性劑可以與非離子表面活性劑復(fù)配，共同發(fā)揮潤(rùn)濕和溶解作用。
