양이온성 계면활성제 - 기타 양이온성 계면활성제

[싱크탑알앤디]

양이온성 계면활성제(cationic surfactant)는 다양한 성분들이 있지만, 실제 사용되고 있는 성분은 일부이며, 아래와 같은 용도로 사용되고 있다.

 리니어 디아민(linear diamine)은 두 아민기(amine group) 사이에 2~3개의 메틸렌기(methylene group)를 가지고 있는데, 두 아민기는 등가(equicalent)가 아니며, 이는 하나가 덜 해리(dissociated)되었기 때문이다. 메틸렌기 중에서 1~2개가 수소이온농도(pH)에 따라 4기(quaternized)가 되는데, 이로 인해 양전하(positive charge)가 이동하게 되며, 아스팔트 유제(asphalt emulsion)에서의 분산제(dispersant)나 비포장도로(earth road)의 수분제거제(hydrophobant)처럼 실제 용도로 사용할 수 있는 특징을 갖게 된다.

 또 하나의 중요한 양이온성 계면활성제는 하나 또는 그 이상의 질소(N) 원자를 내포하고 있는 방향성(aromatic) 또는 포화상태(saturated)의 복수고리(heterocycle)를 가진 성분이다. 이 부류에 속하는 성분 중에서 잘 알려진 성분이 n-도데실 피리디늄 클로라이드(n-dodecyl pyridinium chloride)인데, 이 성분은 피리딘(pyridine)에 도데실붕산을 반응시켜 얻을 수 있으며, 살균제(bactericide)와 곰팡이 제거제(fungicide)로 사용된다. 아마이드(amide), 산화에틸렌(ethylene oxide)처럼 친수성기(hydrophilic group)가 하나 더 첨가된 성분들은 세제(detergent)와 살균제(bactercide)로 사용된다.

 질소(N) 원자 두 개를 가진 고리화합물(cyclic compound)로 통상 이미다졸(imidazole)이라 불리는 성분은 에틸렌 디아민(ethylene diamine)에서 생성된다. 이 성분은 엄격히 말해 양이온성이 아니며, 이로 인해 음이온성 세제의 제조식에서 유연제로 과거 2세기동안 사용되어 왔다.

 이와 같은 모든 성분들은 양전하(positive charge)를 내보내기 위해 4기화(quaternized) 될 수 있다. 이 성분들을 이미다졸리움염(imidazolium salt)이라 한다.

 마지막으로 언급할 만한 양이온성 계면활성제는 몰포린 화합물(morpholine compound)이다. 몰포린((morpholine)은 산소(O)와 질소(N) 원자를 모두 가지고 있는 포화고리(saturated cycle)이다. 질소(N) 원자(atom)의 디알킬화반응(dialkylation)은 N,N 디알킬 몰포리니움(N,N dialkyl morpholinium)이라는 염(salt)을 생성한다. 도데실 메틸 황산염(dodecyl methyl sulfate)으로 4기화반응(quaternization)이 진행되었을 경우에는 라우릴 황산염(lauryl sulfate)이나 N,N 세틸-메틸 몰포리니움(N,N cetyl-methyl morpholinium)처럼 두 개의 계면활성제 이온을 나타내는 성분을 생성한다. 이러한 특이한 계면활성제들은 음이온성(anionic)과 양이온성(cationic) 계면활성제 종(specie)을 모두 함유하고 있기 때문에 등가이온성(equionic)이라 불린다. 이 성분들은 특정 용도(application)를 가지고 있지 않은 것으로 생각된다.

 이 외에도 질소 원자 3개를 가진 트라이졸(trizole)과 같은 여러 고리 화합물이 제조되지만, 가격이 엄청나게 비싸다.