介绍
聚季铵盐-39（Polyquaternium-39，简称 PQ39）是由丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺三元共聚而成的水溶性阳离子高分子聚合物，分子链同时搭载季铵阳离子、氨基、羧基三类活性官能团，是典型的多功能聚季铵盐材料。该物质最早应用于化妆品、个人护理及食品接触材料领域。
图一 聚季铵盐-39
应用
聚季铵盐-39在洗去型、驻留型化妆品中的最高使用浓度可达 3%，广泛应用于染发产品、非染色护发产品、面部护理品、气溶胶喷雾等品类，部分接触黏膜的日化产品中也有合规使用。
采用一步式表面接枝法对PEI-TMC膜进行改性。将原始膜浸泡在 0.05~0.20 wt% 的 PQ39 水溶液中，利用膜表面残留的酰氯基团与聚季铵盐-39的氨基发生二次酰胺化反应，使 PQ39 以共价键形式牢固接枝在膜表面。实验证实，当 PQ39 浓度为 0.10 wt% 时（改性膜命名为 PEI-TMC/PQ39₀.₁₀），膜综合性能达到最优。
分离与渗透性能
相较于原始膜，聚季铵盐-39改性膜的 LiCl、MgCl2溶液通量分别提升8.78%、7.55%；锂镁选择性系数S（Li,Mg）从 20.79 提升至 30.17，增幅达 45.12%。在模拟真实盐湖的混合盐体系中（镁锂质量比 13.9:1、20:1），选择性系数进一步达到 48.20、57.27，性能超越多款商用纳滤膜与已报道的改性膜；改性膜连续运行 120 h 后，MgCl2截留率始终保持在 98.79% 以上，通量衰减率低于 5%，运行稳定性优异。
多官能团协同改性机理
聚季铵盐-39的三类官能团形成协同效应，从结构、分离、耐受三个维度全面优化纳滤膜，季铵阳离子与氨基提升膜表面正电荷密度，膜表面 ζ 电位由+19.52 mV升至+33.34 mV，增强道南排斥效应，高效截留Mg2+；同时 PQ39 长链填补膜表面微观缺陷，膜截留分子量从 397 Da 降至 290 Da，平均孔径缩小且孔径分布更均匀，尺寸筛分能力进一步提升。-NH2、-N+、-COOH均为强亲水基团，大幅降低膜表面水接触角，形成致密水合层，阻隔阳离子污染物、阴离子污染物、蛋白 - 多糖混合污染物吸附。测试表明，改性膜的通量衰减率显著下降，通量恢复率大幅提升，抗污染性能全面优化。季铵阳离子可通过静电作用破坏大肠杆菌等微生物的细胞膜磷脂双分子层，造成细胞内容物泄漏，实现杀菌效果。改性膜抗菌效率较原始膜提升约 55.60%，有效抑制膜表面生物膜形成。
聚季铵盐-39长链形成空间位阻，在膜表面构建物理屏障，阻挡H+、OH-进攻聚酰胺层的酰胺键，抑制膜材料水解。在 pH=2 强酸、pH=12 强碱环境中浸泡 24 h 后，原始膜性能大幅劣化，而改性膜截留率、通量保持稳定，表面形貌无明显破损。水中次氯酸盐等活性氯会破坏聚酰胺膜的酰胺键，而 PQ39 中氨基的 N-H 键可优先与活性氯反应，充当牺牲基团，保护膜主体结构。经含氯溶液浸泡后，改性膜截留率降幅仅为 4.61%，远低于原始膜的 14.05%[1]。
图二 不同锂镁质量比下的通量和截留率
安全性
聚季铵盐-39作为长期接触人体与食品的原料，其安全性能经过系统的毒理实验与人体测试，整体安全等级较高，大鼠急性经口毒性实验显示，PQ39的半数致死量LD50＞5.0 g/kg，属于实际无毒级别，无急性中毒风险；兔眼刺激、兔皮肤刺激实验均判定 PQ39 为无刺激物；正常使用浓度下，PQ39 不会引发皮肤红肿、瘙痒等刺激反应，也无致敏性；在有无代谢活化的条件下，多种测试菌株均未发生基因突变，证明 PQ39 无遗传毒性；在日化喷雾类产品中，PQ39 气溶胶 95%~99% 的液滴 / 颗粒粒径大于 10 μm，无法进入人体肺部深处，仅沉积在鼻咽部位，吸入风险极低；PQ39 为超大分子强极性聚合物，难以被生物体吸收，且残留单体含量远低于行业限值，合规使用下不会产生系统性毒性[2]。
参考文献
[1]Johnson W ,Heldreth B ,Bergfeld F W , et al.Safety Assessment of Polyquaternium-22 and Polyquarternium-39 as Used in Cosmetics[J].International Journal of Toxicology,2016,35(3S):47S-53S.DOI:10.1177/1091581816669116.
[2] YU R, GAN Y Q, WANG X P, et al. Boosting lithium-magnesium separation performance and tolerance of nanofiltration membranes via one-step multifunctional quaternary ammonium salt tailoring[J]. Separation and Purification Technology, 2026, 399: 138407. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2026.138407.