含氟類表面活性劑

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1、含氟表面活性劑是特種表面活性劑中最重要的品種,有很多碳氫表面活性劑不可替代的用途。含氟表面活性劑主要以全氟烷基或全氟烯基或部份氟化了的烷基等作為疏水基部分,然后再按需要引入適當?shù)倪B接基及親水基團,根據(jù)親水基團性質(zhì)的不同分別制得陰離子型、陽離子型、非離子型及兩性型等不同系列的含氟表面活性劑產(chǎn)品。1含氟表面活性劑的特性含氟表面活性劑的獨特性能常被概括為“三高”、“兩憎”,即高表面活性、高耐熱穩(wěn)定性及高化學穩(wěn)定性;它的含氟烴基既憎水又憎油。含氟表面活性劑其水溶液的最低表面張力可達到20ｍＮ/ｍ以下,甚至到15ｍＮ/ｍ左右。一般碳氫鏈的表面活性劑的應(yīng)用濃度需

2、在01%～1%之間,此時水溶液的表面張力只能降到30～35ｍＮ/ｍ,而碳氟鏈表面活性劑的用量在0、005%～0、1%時,就能使水溶液的表面張力降至20ｍＮ/ｍ以下。含氟表面活性劑如此突出的高表面活性以致其水溶液可在烴油表面鋪展。含氟表面活性劑有很高的耐熱性,如固態(tài)的全氟烷基磺酸鉀,加熱到420℃以上才開始分解,因而可在300℃以上的溫度下使用。含氟表面活性劑有很高的化學穩(wěn)定性,它可抵抗強氧化劑、強酸和強堿的作用,而且在這種溶液中仍能保持良好的表面活性。若將其制成油溶性表面活性劑還可降低有機溶劑的表面張力。研究表明,含氟表面活性劑的高表面活性是由于其分

3、子間的范德華引力小造成的,活性劑分子從水溶液中移至溶液表面所需的張力小,導(dǎo)致了活性劑分子在溶液表面大量的聚集,形成強烈的表面吸附,而這類化合物不僅對水的親和力小,而且對碳氫化合物的親和力也較小,因此形成了既憎水又憎油的特性,但它對油/水界面的界面張力作用能力不強,如將含氟表面活性劑與碳氫表面活性劑復(fù)配使用,利用含氟表面活性劑能選擇性地吸附在水的表面,使表面張力降低;而碳氫表面活性劑能吸附在油/水界面上,使界面張力降低,這樣就必定會提高水溶液的潤濕性能。2含氟表面活性劑的應(yīng)用鑒于含氟表面活性劑具有的特性,它的應(yīng)用性很強。表1所列為含氟表面活性劑的用途分

4、類簡況。部分應(yīng)用簡介:(1)分散劑含氟表面活性劑在各種氟樹脂的分散聚合時可作分散劑使用。另有研究報導(dǎo),含氟表面活性劑也可用于ＰＶＣ的反應(yīng)過程中。(2)滅火劑含氟表面活性劑在滅火劑上的應(yīng)用可分為“輕水”滅火劑、氟蛋白泡沫滅火劑和抗極性溶劑滅火劑三種,其完全控止火的時間可在90ｓｅｃ以內(nèi)。(3)脫模劑由含氟表面活性劑制備的脫模劑已形成系列化產(chǎn)品,有溶劑型的,也有水劑型的,它不但可用于高聚物彈性體的加工業(yè),而且在剛性體的加工行業(yè)(如:銅、鋼管的抽拉、壓鑄件的沖壓加工等)也可使用,并得到用戶的高度評價。(4)抗靜電劑由含氟表面活性劑配制的集清洗、防塵為一體的

5、抗靜電劑,經(jīng)測試:對ＰＶＣ片基處理后,其表面電阻由原來的1012Ω降低至108Ω。用其對錄像機磁鼓、磁頭表面清洗,效果遠比一般的清潔劑或清潔帶優(yōu)越。用此抗靜電劑還可對家電、熒屏及其它高檔家具、精密儀器等進行表面清洗與防塵,且不產(chǎn)生任何副作用。目前本公司已有此防靜電劑產(chǎn)品———“音磁靈”投入市場。(5)流平劑在顏料、涂料等產(chǎn)品中加入少量含氟表面活性劑后,可防止固結(jié),改善分散性,防止產(chǎn)生氣泡,使色澤更均勻。(6)防水防油劑由含氟表面活性劑制備的防水防油劑,對纖維及織物處理后,既可使其具有防水、防油的性能,又不影響其本身的物理特性。由其處理的一次性紙質(zhì)具

6、已大量進入市場。(7)其它應(yīng)用把含氟表面活性劑加入地板蠟中,可改善地板的光澤,增加其耐磨性及抗污染性。含氟表面活性劑還可用于石油回收用助劑、海面上的集油劑、金屬防腐劑及金屬光澤處理劑等等。3含氟表面活性劑的合成含氟表面活性劑的合成一般分三步:首先合成含6～10個碳原子的碳氟化合物,然后制成易于引進各種親水基團的含氟中間體,最后引進各種親水性基團制成各類含氟表面活性劑。其中含氟烷基的合成是制備含氟表面活性劑的關(guān)鍵。含氟烷基的工業(yè)化生產(chǎn)方法主要是電解氟化法、氟烯烴調(diào)聚法和氟烯烴齊聚法。3.1電解氟化法電解氟化法是將被氟化的物質(zhì)溶解或分散在無水氟化氫中,在

7、低于8Ｖ的直流電壓下進行電解。電解中在陰極產(chǎn)生氫氣,在陽極有機物被氟化。在此工藝路線中,可將碳氫鏈烷基的酰氯或磺酰氯直接換成相應(yīng)的全氟烷基酰氟或磺酰氟產(chǎn)物,由它們出發(fā),可用普通方法制得各類含氟表面活性劑(見下式)。由于電解氟化反應(yīng)甚為激烈,易發(fā)生Ｃ-Ｃ鏈斷裂,反應(yīng)過程中除了生成與原料的碳原子數(shù)相同的全氟化合物外,還生成短鏈的全氟化合物和其它類型的副產(chǎn)物,因此總的產(chǎn)物收率較低。采用此法生產(chǎn)含氟表面活性劑的有美國3Ｍ公司,日本大日本油墨公司及東北肥料公司等。3.2氟烯烴調(diào)聚法氟烯烴調(diào)聚法最早是由英國ＨａｓｚｅｌｄｉｎｅＲＨ教授提出的方法,是利用全氟烷基碘

8、等物質(zhì)作為端基物調(diào)節(jié)聚合四氟乙烯等含氟單體制得低聚合度的含氟烷基調(diào)節(jié)物。他在1951年發(fā)現(xiàn)三氟碘甲烷可與乙烯