阳离子表面活性剂的疏水基结构和阴离子表面活性剂相似，且疏水基和亲水基的连接方式也很类同，一种是亲水基直接连在疏水基上，另一种是亲水基通过酯、酰胺、醚键等形式与疏水基间接相连。所不同的是，阳离子表面活性剂溶于水时，其亲水基呈现正电荷，亲水基主要为碱性氮原子，也有磷、硫、碘等。

1.胺盐型阳离子表面活性剂

所有的胺盐型阳离子表面活性剂均可通过胺与酸的中和反应制得。通常先将胺化合物放入反应器内，然后加入用水稀释过的酸，便可得无水的胺盐和相应的水溶液，这种溶液可直接使用，或再用水稀释。所用的酸主要为醋酸、甲酸及盐酸，若特殊应用也可使用其他酸（如氢氟酸），用该种方法制得的阳离子表面活性剂可用作牙膏的活性组分。

一般按起始胺的不同分为高级胺盐阳离子表面活性剂和低级胺盐阳离子表面活性剂。前者多由高级脂肪胺与盐酸或醋酸进行中和反应制得，常用作缓蚀剂、捕集剂、防结块剂等。通常将脂肪胺加热成液体后，在搅拌下加入计算量的醋酸，即可得脂肪胺醋酸盐，反应式如下：

RCH₂NH₂+CH₃COOH→RCH₃NH₂·CH₃COOH

后者则由硬脂酸、油酸等廉价脂肪酸与低级胺如乙醇胺、氨基乙基乙醇胺等反应后，再用醋酸中和制得，不仅价格远远低于前者，而且性能良好，适于做纤维柔软整理剂的助剂。如用工业油酸与异丙基乙二胺在290～300℃反应，将生成物再用盐酸中和，即得一种起泡性能优异的胺盐型表面活性剂，结构式如下：

胺盐的纯品均为无色，工业上大规模生产得到的是液体或膏体，可能呈淡黄色至浅褐色。

2.季铵盐阳离子表面活性剂

季铵盐阳离子表面活性剂从形式上看是铵离子NH₄⁺的4个氢原子被有机基团所取代，形成R¹R²N⁺R³R⁴的形式。季铵盐与胺盐的区别在于它是强碱，无论在酸性或在碱性溶液中均能溶解，并解离成带正电荷的脂肪链阳离子。而胺盐为弱碱的盐，对pH较为敏感，在碱性条件下则游离成不溶于水的胺，失去表面活性。

季铵盐阳离子表面活性剂通常由叔胺与烷基化剂经季铵化反应制取，反应的关键在于各种叔胺的获得，季铵化反应一般较易实现。最重要的叔胺是二甲基烷基胺、甲基二烷基胺及伯胺的乙氧基化物和丙氧基化物。

最常用的烷基化剂为氯甲烷、氯苄及硫酸二甲酯，但是卤代长链烷烃，如月桂基氯或月桂基溴也有工业应用。由于烷基化剂氯甲烷、硫酸二甲酯等有毒，所以不允许残留在产品中。因此，如有可能，就应使烷基化剂的使用量稍小于化学计量；如不成，则可添加氨以分解硫酸二甲酯，或者用氮气吹洗除去氯甲烷。

特别适于用作季铵化反应的溶剂是水、异丙醇或其混合物，反应产物主要以溶液状直接使用。在工业上重要的季铵盐是长碳链季铵盐，其次是咪唑啉季铵盐。

3.咪唑啉季铵盐

咪唑啉季铵盐在阳离子表面活性剂中仅次于长碳链季铵盐占第二位，它的功能与前者相似，但工艺路线比较简易，其起始原料大多采用动物油脂（如牛油、猪油）中制得的脂肪酸，最常用的是加氢牛油酸；也可用油酸制成咪唑啉季铵盐。与长碳链季铵盐不同，咪唑啉季铵盐中最常用的负离子是甲基硫酸盐负离子。

合成唑啉琳季铵盐一般以脂肪酸为起始原料与多胺如二亚乙基三胺或三亚乙基四胺等，经酰化、闭环，然后用硫酸二甲酯进行季铵化制得。首先将脂肪酸与N-羟乙基乙二胺AEEA共热脱水，胺类被酸化，然后在200℃的高温下闭环得咪唑啉环HEMI，其合成工艺有溶剂法和真空法两种。如SD-2型阳离子咪唑啉的合成工艺参见图2-10。

图2-10 SD-2型阳离子咪唑啉生产工艺流程图

(1)咪唑啉中间体的制备（环化反应）在反应釜D101中加入530kg脂肪酸，加热，待脂肪酸全部熔化后，升温到150℃，搅拌下慢慢加入100kg二亚乙基三胺（DETA)。加完DETA后，在一定时间内升温到250℃，开启真空泵J102，在氮气保护下不断蒸出反应生成的水。反应完成后，分析咪唑啉中间体的质量，达到预定的指标后进入下一步反应。

(2)产品的制备（季铵化反应）在另一反应釜D102内加入计量的异丙醇，升温到一定温度后，慢慢加入咪唑啉中间体，待咪唑啉中间体全部溶解后，控制一定温度慢慢加入130kg硫酸二甲酯。加完后，在100℃下保温一定时间至反应完全即得产品。

阳离子咪唑啉具有优良的柔软性、抗静电性、缓蚀性、乳化性和润滑性，作为柔软剂、抗静电剂、缓蚀剂、乳化剂和润滑剂等广泛用于丝绸、化纤、棉麻、造纸、石油开采和加工以及金属加工、机械制造等行业。