含氟表面活性剂的生产和应用前景

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1、含氟表面活性剂的生产和应用前景李玉芳伍小明(北京江宁化工技术研究所，北京100076)含氟表面活性剂是20世纪60年代研制开发的一类特种表面活性剂。与普通表面活性剂不同，含氟表面活性剂主要以全氟烷基或全氟烯基或部分氟化了的烷基等作为表面活性剂的疏水基部分，然后再按需要引入适当的连接基及亲水基团。通常表面活性剂的疏水基是由碳氢链组成，含氟表面活性剂的疏水基主要是由碳和氟2种元素组成。氟原子电负性较人、原子、l，．．径小，C．P键能高，能将C．P键屏蔽起来，使其保持高度的热稳定性和化学稳定性。同时由丁．禽氟表面活性剂具有很低的表面

2、自由能，与其他有机溶剂缺乏亲合性，使，其在仃机溶剂中具有很高的表面活性能。而C．P链间较弱的相互作用使含氟表面活性剂在水溶液也呈现很高的表面活性，它能使水溶液的表面张力降到很低的数值，而使用的浓度却很低。一般碳氢链表面活性剂的应刚浓度需在0．1％-1％之间，此时水溶液的表面张力只能降剑30Mn／m．35Mn／m，而碳氟链表面活性剂的用量在0．005％-0．100％时，就能使水溶液的表面张力降至20Mn／m以下。同时，由于全氟碳链既憎水又憎油，因而含氟表面活性刺具有优良的憎水憎油性。氟原子部分或全部代替碳氢链中的氢原予之后，表面

3、活性剂的性质发生了许多变化。含氟表面活性剂所具有的高表面活性、高耐热稳定性及高化学稳定性，含氟烃基既憎水义憎油性能，即所谓的“三高”和“两憎”，使得含氟表面活性剂在lfI：多行业具有非常J’．阔的应_}{j前景。随着表面活性剂在日常生活、工业生产及科技领域的作川和应用日荫J“泛，含氟表面活性剂的应用研究逐渐成为表面活性剂行业的研究热点。l含氟表面活性剂的分类按照亲水基团类型的不同，含氟表面活性剂可分为阴离子型、阳离子型、非离子型以及阿性表面活性剂4种类型lJJ。·(1)阴离子表面活性剂。根据阴离子的不同，可分为羧酸盐型、磺酸盐

4、型、硫酸酯盐型乖¨磷酸酯盐型等儿人类。有些阴离子含氟表面活性剂含有非离子聚氧乙烯基嵌段，以增加含氟表面活性剂的水溶性及其与阳离子或两性表面活性剂的兼容性。氟碳非极性基因可以是全氟的氟碳烷基或部分含氟烷基。(2)刚离子表面活性剂。阳离子含氟表面活性剂主要分为胺盐型和季铵盐型两大类，其中季铵盐璀用途最J．．，因其不受pH影响，均可在酸、碱介质中使用。阳离子含氟表面活性荆的土要缺点是对某些阴离子敏感，因而不宜与带负电的离子如阴离子表面活性剂或阴离f颜料混合使用。从结构上看，Rl离子表面活性剂中的亲水基团既可以是季铵离子或吡啶圈f离子

5、，也可以是胺基。憎水基部分除含氟烃基结构外，往往还含有烃基、酰胺基和碳酸基等摹团，其中氟烃基大部分是有6．10个碳原子的直链烃基结构。(3)两性含氟表面活性剂。两性含氟表面活性剂亲水基部分同时含有碱性阿j离子和酸性阴离子。刚离子可以是胶基阳离子，也可以是季铵、吡啶阳离子，阴离子多是羧酸基、磺酸摹或硫酸酯基。两性含氟表面活性剂易溶于水，在较浓的酸、碱及无机盐溶液中也能溶解。不与ca2+、M92+及其他重金属离子作用，它与其他类型表面活性剂相容性好，而且它既可以被带正电荷的表面吸附，义可被带负电荷的表面吸附。因此两性含氟表面活性剂

6、的应Hj非常广泛，可以做高效泡沫灭火剂中的泡沫稳定剂，用在碳氢化合物的同体或液体农呵作润湿刑、分散剂，还可作为含氟烯烃乳液聚合的乳化剂等。两性表面活性剂中的阳离子基团以季铵刚离子较多，而分子中的阴离子可以是一个或多个羧基、磺酸基以及硫酸酯摹等。(4)非离子表面活性剂。非离子表而活性剂主要是聚乙二醇型，但是可以根据使用的介质不同分为水溶液中使用型和碳氢1F极性溶剂中使用型到。是由具有活泼氢的憎水性含氟烷烃衍生物(如含氟的长链脂肪醇、烷基酚、脂肪羧酸、烷基胺、烷基醇酰胺和烷基硫醇等)住酸或碱催化剂参与下，与环氧乙烷加成制得。根据使

7、用介质的不同，可作为水溶液中使}}j型(含有亲水基)、碳氢非极性溶剂(汽油和苯等)中使用型(含有亲油基)、含硅特种离子氟表面活性荆等3大类，其中含硅特种氟表面活性剂既具有较高的表面活性，又具有较低的表面张力，使j=f{效果颇佳。为了提高含硅特种氟表面活性剂的表面活性，有人选择了在含硅氟表面活性荆分子中增加氟碳含量的改进方法，同时在氟碳基与硅原子间保持乙烯基链1，，效果良好。1卜离子含氟表面活性剂与阴离子、阳离子及两性表面活性剂的相容性好，闪而J“泛戍州丁．一r业生产中。但由于非离子型含氟表面活性剂中的聚氧乙烯亲水基比羧酸盐、磺

8、酸盐等阴离子基团的化学稳定性差，因而不能在含强氧化剂的溶液中使_}}；}。2含氟表面活性剂的制备方法含氟表面活性剂的合成一般是首先合成含6-10个碳原子的碳氟化合物，然后制成易于引进各种亲水基团的含氟中间体，最后引进各种亲水性基团制成各类含氟表而活性剂。其中含氟烷基的合成是制