十六烷基三甲基氯化銨Hexadecyl Trimethyl Ammonium Chloride CAS112-02-7
十六烷基三甲基氯化銨（CTAC）——科學(xué)百科全解
一、概述
十六烷基三甲基氯化銨（Cetyltrimethylammonium chloride），簡稱 CTAC，是一種重要的陽離子表面活性劑，廣泛應(yīng)用于日用化工、制藥、農(nóng)業(yè)、材料科學(xué)以及納米技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域。
分子式為：C??H??ClN
CAS號：112-02-7
外觀常為白色或微黃色粉末狀固體，在水中易溶，具有良好的發(fā)泡性、殺菌性和乳化性能。
在工業(yè)與科研中，CTAC因其優(yōu)異的界面活性和結(jié)構(gòu)可控性，被廣泛用于膠束體系構(gòu)建、納米粒子合成、DNA提取等領(lǐng)域。本文將從化學(xué)結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、應(yīng)用領(lǐng)域、安全性及使用注意事項(xiàng)等方面對CTAC進(jìn)行全面解析。
二、化學(xué)結(jié)構(gòu)與基本參數(shù)
化學(xué)名稱
- 中文名：十六烷基三甲基氯化銨
- 英文名：Cetyltrimethylammonium Chloride
- 別名：鯨蠟基三甲基氯化銨、Hexadecyl Trimethyl Ammonium Chloride
分子式與分子量
| 屬性 | 內(nèi)容 |
|---|---|
| 分子式 | C??H??ClN |
| 分子量 | 328.00 g/mol |
| CAS編號 | 112-02-7 |
| EINECS編號 | 203-929-8 |
結(jié)構(gòu)特征
CTAC由一個(gè)長鏈脂肪胺（十六烷基）與三個(gè)甲基組成的季銨鹽結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其正電荷集中在氮原子上，使其具備典型的陽離子表面活性劑特性。
三、物化性質(zhì)
基本物理性質(zhì)
| 性質(zhì) | 數(shù)值/描述 |
|---|---|
| 外觀 | 白色至微黃色粉末或片狀晶體 |
| 氣味 | 輕微胺類氣味 |
| 熔點(diǎn) | 220–240°C（分解） |
| 密度 | 約0.95 g/cm3（20°C） |
| 溶解性 | 易溶于水、、丙二醇 |
| pH值（1%溶液） | 5.5 – 6.5 |
| 表面張力（臨界膠束濃度CMC） | 約0.92 mM（25°C） |
| HLB值 | 13.0–14.0 |
💡 提示小圖標(biāo)：由于其低臨界膠束濃度（CMC），CTAC在極低濃度下即可形成膠束結(jié)構(gòu)，適用于納米材料合成中的模板法。
四、生產(chǎn)方法
CTAC通常通過以下兩種方法制備：
方法一：季銨化反應(yīng)
- 原料：十六烷基二甲基叔胺 + 氯甲烷
- 反應(yīng)條件：加熱攪拌，常壓或加壓反應(yīng)
- 副產(chǎn)物：少量未反應(yīng)原料及水分
- 純化：結(jié)晶、過濾、干燥
方法二：光氣法（較少采用）
該方法使用有毒氣體光氣作為中間體，現(xiàn)已逐漸被淘汰。
五、主要用途與應(yīng)用領(lǐng)域
1. 日用化工行業(yè)
| 應(yīng)用領(lǐng)域 | 功能 | 舉例產(chǎn)品 |
|---|---|---|
| 護(hù)發(fā)素 | 陽離子調(diào)理劑 | 洗發(fā)水、護(hù)發(fā)素、發(fā)膜 |
| 柔順劑 | 抗靜電、柔軟纖維 | 織物柔順劑 |
| 殺菌消毒 | 廣譜抗菌 | 濕巾、洗手液、消毒噴霧 |
2. 醫(yī)藥與生物技術(shù)
| 應(yīng)用方向 | 具體作用 | 實(shí)例 |
|---|---|---|
| DNA提取 | 裂解細(xì)胞壁 | CTAB法提取植物DNA |
| 藥物載體 | 微球、脂質(zhì)體 | 緩釋制劑、靶向給藥系統(tǒng) |
| 抗菌劑 | 對革蘭氏陽性菌有效 | 外科沖洗液、口腔護(hù)理 |
3. 材料科學(xué)與納米科技
CTAC是合成各種納米結(jié)構(gòu)的重要模板劑：
| 應(yīng)用對象 | 功能 | 合成材料 |
|---|---|---|
| 模板法 | 控制形貌 | 介孔二氧化硅、TiO?納米線 |
| 界面穩(wěn)定 | 防止團(tuán)聚 | 金納米棒、銀納米顆粒 |
| 自組裝 | 構(gòu)建有序結(jié)構(gòu) | LB膜、膠體晶體 |
🔍 圖示說明：CTAC在納米粒子合成中形成的膠束結(jié)構(gòu)，可作為限制空間進(jìn)行粒子生長。
六、安全信息與毒理數(shù)據(jù)
CTAC屬于低毒化學(xué)品，但長期接觸或高濃度吸入可能對人體造成一定影響。
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六、安全信息與毒理數(shù)據(jù)
CTAC屬于低毒化學(xué)品，但長期接觸或高濃度吸入可能對人體造成一定影響。
安全數(shù)據(jù)表（SDS）摘要
| 項(xiàng)目 | 內(nèi)容 |
|---|---|
| LD??（大鼠口服） | >2000 mg/kg |
| LC??（吸入） | 1.7 mg/L（4小時(shí)） |
| 刺激性 | 中等眼刺激，輕微皮膚刺激 |
| 可燃性 | 不易燃，但高溫下可分解 |
| 儲存要求 | 陰涼干燥處，遠(yuǎn)離強(qiáng)酸強(qiáng)堿 |
GHS分類
| 類別 | 標(biāo)識 | 描述 |
|---|---|---|
| 皮膚刺激 | ⚠️ | 可引起輕度紅斑、過敏 |
| 眼刺激 | ⚠️ | 接觸后會(huì)引起短暫不適 |
| 吸入危害 | ⚠️ | 高濃度吸入可能引發(fā)呼吸道刺激 |
✅ 安全提示圖標(biāo)：操作時(shí)建議佩戴手套、護(hù)目鏡，并在通風(fēng)環(huán)境中進(jìn)行。
七、環(huán)境影響與降解性
CTAC在自然環(huán)境中難以快速降解，需注意其排放處理。
| 環(huán)境行為 | 描述 |
|---|---|
| 生物降解性 | 緩慢，部分微生物可利用其碳鏈 |
| 土壤吸附性 | 強(qiáng)吸附于土壤顆粒，遷移性差 |
| 水生毒性 | 對藻類和魚類有較低毒性 |
| 環(huán)境歸趨 | 主要通過污水處理進(jìn)入環(huán)境 |
⚠️ 環(huán)保圖標(biāo)：含CTAC廢水應(yīng)經(jīng)過高級氧化或活性炭吸附處理后再排放。
八、市場現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
全球市場規(guī)模（截至2024年）
| 數(shù)據(jù)項(xiàng) | 數(shù)值 |
|---|---|
| 年產(chǎn)量 | 約10萬噸 |
| 增長率（年復(fù)合增長率） | 5.2% |
| 主要消費(fèi)國 | 中國、美國、印度、巴西 |
| 應(yīng)用占比 | 日化（60%）、醫(yī)藥（20%）、材料（15%）、其他（5%） |
未來趨勢
- 綠色替代品開發(fā)：如甜菜堿型陽離子表面活性劑
- 功能化改性：引入PEG鏈、氟碳鏈提升性能
- 納米級應(yīng)用拓展：用于量子點(diǎn)、MOF材料合成
- 智能化配方設(shè)計(jì)：結(jié)合AI優(yōu)化復(fù)配體系
📊 圖表建議：可插入全球CTAC消費(fèi)結(jié)構(gòu)餅圖、價(jià)格走勢折線圖等輔助說明。
九、使用指南與常見問題解答（FAQ）
使用注意事項(xiàng)
| 項(xiàng)目 | 說明 |
|---|---|
| 佳pH范圍 | 5–9之間效果佳 |
| 復(fù)配建議 | 與陰離子成分會(huì)沉淀，避免共用 |
| 添加比例 | 洗護(hù)產(chǎn)品中推薦0.1%~2% |
| 替代品選擇 | 可選用CTAB（溴化物）或DODMAC |
常見問題答疑
| 問題 | 解答 |
|---|---|
| Q：CTAC是否可以用于嬰兒用品？ | A：不推薦，因可能刺激敏感皮膚 |
| Q：CTAC是否會(huì)刺激眼睛？ | A：是，建議使用前進(jìn)行溫和性測試 |
| Q：如何檢測CTAC含量？ | A：可用離子色譜法、滴定法或紫外分光光度法 |
❓ 問號圖標(biāo)：如果你有關(guān)于CTAC的具體應(yīng)用場景疑問，歡迎留言咨詢！
十、結(jié)語
十六烷基三甲基氯化銨（CTAC）作為一種多用途的陽離子表面活性劑，憑借其獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的性能，在多個(gè)高科技與民生產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著不可替代的作用。隨著環(huán)保意識增強(qiáng)與綠色化學(xué)的發(fā)展，CTAC的應(yīng)用也將朝著更高效、更安全、更可持續(xù)的方向邁進(jìn)。
🔬 顯微鏡圖標(biāo)：未來，CTAC有望在新型材料、生物醫(yī)藥與智能配方中實(shí)現(xiàn)更多突破與創(chuàng)新！
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