环保gemini氟碳表面活性剂的制备与应用研究

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1、学校代码：10255学号：2160407东华大学硕士学位论文AThesisSubmittedtoDonghuaUniversityfortheMaster’sDegree环保Gemini氟碳表面活性剂的制备与应用研究STUDYONPREPARATIONANDAPPLICATIONOFENVIRONMENTALFRIENDLYGEMINIFLUOROCARBONSURFACTANT学科专业：材料工程作者姓名：江健龙导师姓名：李慧答辩日期：2018.5.21环保Gemini氟碳表面活性剂的制备与应用研究东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨

2、学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日环保Gemini氟碳表面活性剂的制备与应用研究东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，

3、可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：环保Gemini氟碳表面活性剂的制备与应用研究东华大学江健龙硕士学位论文答辩委员会成员名单备姓名职称职务工作单位注马敬红教授答辩委员会主席东华大学侯秀红高级工程师答辩委员会委员上海化工研究院陈惠芳教授答辩委员会委员东华大学吉亚丽副教授答辩委员会委员东华大学滕翠青副教授答辩委员会委员东华大学夏于旻讲师答辩委员会委员东华大学周哲副教授答辩委员会委员东华大学黄涛副教授答辩委员会秘书东华大学环保Gemini氟碳表面活性剂的制备与

4、应用研究环保Gemini氟碳表面活性剂的制备与应用研究摘要Gemini表面活性剂由于结构与太空中的双子星相似，所以我们又把它称为双子型表面活性剂，它与普通的表面活性剂比较在很多方面都有突出的表现，如由于结构差异会导致在相同质量的情况下表面张力会更小、临界胶束浓度会小很多，它比普通的表面活性剂耐盐性能更优异，与其它表面活性剂进行复配时，会有更好的效果。由于C-F的键能比C-H键的键能高，为485kJ/mol，其它原子不容易渗透进入原子，使得含氟材料具有特殊优异的性质即高表面活性、高耐化学腐蚀性、耐强酸强碱、高耐热稳定性、疏水性、疏油性、在消防灭火纺织印染电镀高性能

5、涂料、石油化工、洗涤护理等领域发挥着不可替代的作用。但由于传统氟碳表面活性剂如全辛基磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）等全氟辛基链段在自然界中难以降解，具有持久污染性以及对人体和动物一定的危害性，正逐步被各国环保组织列入禁止的名单中。本文分别以全氟丁基磺酰氟和全氟己基磺酰氟为疏水头基原料，以含季铵盐部分的烷烃链作为亲水头基，合成了目标产物全氟丁/己基磺酰丙胺基二甲基Gemini型表面活性剂，我们将全氟丁/己基磺酰丙胺基二甲基Gemini型表面活性剂记为G-F-4和G-F-6表面活性剂。通过一系列结构表征手段如核磁、傅里叶红外（FTIR）、示差扫描量热法（DS

6、C）对其结构进行表征，证明了我们已经合成了G-F-4和G-F-6表面活性剂；然后使用一些常规的测试表面活性剂性能的方法测试了G-F-4和G-F-6表面活性剂的性能，其性能效果如下：(1)利用表面张力仪测试G-F-4和G-F-6表面活性剂溶液的表面张力，发现G-F-6能使溶液的表面张力降为12.8mN/m，G-F-4能使溶液的表面张力降为13.6mN/m，测出G-F-4和G-F-6的CMC值是普通碳氟链表面活性十分之一。I环保Gemini氟碳表面活性剂的制备与应用研究(2)通过与PFOA类表面活性剂进行对比，发现G-F-4和G-F-6的发泡性与PFOA相当，但泡沫

7、稳定性是优于PFOA的。o(3)测试其Krafft点，发现其Krafft点在0C，能在低温下使用；o测试其TGA热分解温度发现表面活性剂在200C才会分解，所以一般的条件下都能够使用。最后在乳液聚合中使用我们所合成的G-F-4和G-F-6的乳化剂，测试了乳液的粒径、观察了整个反应过程的乳化效果、通过对乳液稳定性进行测试，发现只需普通表面活性剂的1/3倍就可以达到很好的乳化效果，测出来的粒径在100nm左右，且随着乳化剂含量增加，粒径是逐渐减小的，粒径分布很均匀，也符合普通乳液聚合所需的要求，乳液静止3个月不会发生沉降、分层现象，在4000r/min下也不会发生破

8、乳，稳定性也十分优良；红