碳氟表面活性剂
氟碳表活剂问题回答
氟碳表活剂氟碳表活剂是一种广泛应用于表面处理领域的化学品。
它是由氟碳化合物制成的，可以在金属、玻璃、塑料等材料表面形成一层均匀、致密的涂层，起到防水、防油、防腐蚀等作用。
下面就氟碳表活剂进行详细介绍。
一、氟碳表活剂的基本概念氟碳表活剂是指一类具有氟碳化合物结构的表面活性剂。
它们通常是疏水性分子，具有很强的亲油性和亲水性，可以在液体界面上降低表面张力，使液体更容易渗透和浸润固体材料。
二、氟碳表活剂的特点1. 超强耐候性：氟碳化合物具有极强的耐候性和抗紫外线能力，不易受到自然环境因素的影响。
2. 高温稳定性：氟碳化合物可以在高温环境下保持稳定，在400℃以上仍能保持原有特性。
3. 低摩擦系数：由于其分子结构的特殊性质，氟碳表活剂能够在材料表面形成一层极薄的润滑膜，降低材料之间的摩擦系数。
4. 耐化学性：氟碳表活剂具有很强的耐化学性，可以在酸、碱、盐等强腐蚀性环境下保持稳定。
5. 防污染：由于其疏水性分子结构，氟碳表活剂可以防止污物和油污黏附在材料表面上。
三、氟碳表活剂的应用领域1. 金属制品：氟碳表活剂可以应用于各种金属制品的防锈、防腐、润滑和减摩处理。
2. 玻璃制品：氟碳表活剂可以应用于玻璃制品的防水、防油和抗污染处理。
3. 塑料制品：氟碳表活剂可以应用于各种塑料制品的增塑、改性和抗静电处理。
4. 纺织品：氟碳表活剂可以应用于纤维素纤维、合成纤维等各种纺织品的防水、防油和抗污染处理。
5. 涂料：氟碳表活剂可以应用于各种涂料的增稠、改性和抗污染处理。
四、氟碳表活剂的使用方法1. 溶液浸泡法：将氟碳表活剂溶解在适量的溶剂中，将材料浸泡在溶液中，使其充分吸收。
2. 喷涂法：将氟碳表活剂加入喷涂设备中，对材料进行均匀喷涂。
3. 滚涂法：将氟碳表活剂加入滚筒式涂布机中，对材料进行均匀滚涂。
五、氟碳表活剂的注意事项1. 使用前应仔细阅读产品说明书，并按照说明书上的要求进行操作。
2. 使用时应注意安全，避免接触皮肤和眼睛，并确保通风良好。
氟碳表面活性剂的结构性能与应用
氟碳表面活性剂的结构性能与应用李喜华 2070155摘要：氟碳表面活性剂是一类特种表面活性剂，具有非常优异的性能，文章介绍了其结构性能，主要合成工艺以及在工业中广泛应用。
关键词：氟碳表面活性剂工业助剂新型助剂1 氟碳表面活性剂表面活性剂是一类化学物质，它在溶剂中（通常是水）少量加入即大量降低溶液的表面张力、改变体系界面状态，从而产生一系列可应用的性质。
表面活性剂是在表面上或界面上起作用的物质。
含氟表面活性剂（Fluor surfactant，以下简称FS）是20世纪60年代研制开发的一类特种表面活性剂。
通常，表面活性剂的疏水基是由碳氢链组成的，而含氟表面活性剂的疏水基主要是由碳和氟两种元素组成。
由于结构上的特殊性，以氟原子取代了普通表面活性剂中疏水基团上的氢原子，把C-H键的结构转变为C-F 键的形式，因此它显示出氟碳烃所特有的一些优良性能，同时它具有既憎水又憎油的特性。
FS的高表面活性，取决于其分子中碳氟键所具有的极强的疏水性及较低的分子内聚力。
它能使水的表面张力降到很低的数值，而使用的浓度却很小。
一般碳氢表面活性剂在溶液中的质量分数为0.1 %～1.0 %范围才可使水的表面张力下降到30 mN/m～35 mN/m。
碳氟表面活性剂在溶液中的质量分数为0.005 %～0.1 %时 , 就可使水的表面张力下降至20 mN/m以下，甚至到15 mN/ m 左右。
碳氟表面活性剂如此突出的高表面活性以致其水溶液可在烃油表面铺展[1]。
另外氟碳表面活性剂在有机溶剂中也显示出良好的表面活性，特别是引入了N-取代的全氟辛酰胺类，它能使碳氢烃类溶剂降低表面张力5～15 mN/m，FS所体现出的优良的热稳定性及化学惰性，主要是由于氟碳链憎水基取代碳氢链的憎水基后，由于C-F键的键能（116 千卡/摩尔）大于C-H键的键能（99.5千卡/摩尔），因此C-F 键要比C-H 键稳定，不易断裂。
又由于氟原子取代氢原子后，因氟原子的体积比氢原子大，使得C-C 键因氟原子的屏蔽作用而得到保护，所以使原来键能不太高的C-C 键也稳定了，这样使得C-C 键也稳定了，这使得FS具有碳氢表面活性剂所没有的化学稳定性及热稳定性。
3M Novec FC 4430的优点介绍和使用建议
3M Novec FC 4430的优点介绍和使用建议3mnovecfc-4430的优点介绍和使用建议介绍3mnovecfc-4430的优点和建议关于3mfc-4430氟碳表面活性剂是美国3m公司推出的新一代氟碳表面活性剂，在涂料中使用具有非常优异的性能。
氟碳表面活性剂的优点：1、润湿流平性由于水性体系自身的表面张力较大，72达因左右，对于一些低表面能的表面或表面有油渍，不易湿润和扩散。
常见的后果是边缘收缩、缩孔和凹坑。
此时，可以添加氟碳表面活性剂，即使浓度很低，也可以大大降低水的表面张力。
2.与溶剂型涂料相比，水性涂料的耐水性一直不理想。
如果添加氟碳表面活性剂，使得水性漆膜表面覆盖一层疏水疏油的氟碳分子，水分子无法渗透。
由于氟碳链在疏水的同时也疏油，所以具有一定耐溶剂性。
3、提高耐沾污性污渍可以分为亲水性的污渍和亲油性的污渍。
一般亲水的漆膜不防水性污疏水性漆膜不能防止油渍。
只有添加氟碳表面活性剂的漆膜才能防止各种污渍。
4.耐温性一些水性烤漆的烘焙温度达到150到200度，而氟碳表面活性剂在该温度下保持稳定并发挥作用。
5.提高水性体系，尤其是苯丙乳液的抗粘附性通常较差。
如果添加氟碳表面，活性剂，会对提高抗粘连性有所帮助。
6、附着力由于水性漆湿膜能够很好的润湿基材表面，所以增加了漆的附着力，当然这个对附着力的影响不是决定性的，但主要取决于树脂的性能。
fc-4430和其他氟碳表面活性剂相比较的优势：1.固体含量高达100%。
市场上有许多含氟表面活性剂，固体含量为25%或50%。
停留水性体系中添加比例在0.1%--0.4%。
而3mnovecfc-4430在水性体系中添加比例在0.05%--0.1%。
虽然产品单价较高，但是使用成本相对低一些，性价比好。
2、更浅的颜色，更低的气味。
3、更低的粘度，易于添加混合。
4.降低表面张力的效率更高。
5、3mfc-4430是全氟丁基的氟碳表面活性剂，是按照美国环保局（epa）检测准则来制造而不是欧盟禁止的全氟辛基产品。
氟碳表面活性剂的应用—高聚物添加剂
高聚物添加剂氟碳表面活性剂广泛应用于高聚物材料，作为添加剂具有各种各样不同的作用。
非离子氟碳表面活性剂可作为硫化或未硫化橡胶的防结块剂(anti—blocking agent)。
聚氯乙烯薄膜或皂化乙烯-醋酸乙烯共聚物用氟碳表面活性剂C8F17S02NRCH2CH20(CH2CH20)10H 处理可降低摩擦力和结块。
用阳离子氟碳表面活性剂作表面处理可以增加含有氟碳聚合物的透析膜的水穿透性。
用从六氟丙烯环氧齐聚得到的氟碳表面活性剂(1)处理聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯和氯乙烯．烯单体共聚物，可以使这些聚合物有较低的临界表面张力。
氟碳表面活性剂能够改善纤维或复合树脂的填料的润湿性。
可以使粘性树脂中包含的空气气泡更容易离开树脂本体。
阳离子氟碳表面活性剂吸附在聚合物颗粒表面使表面带正电荷，容易进行共电镀，如帮助聚四氟乙烯和金属共电镀在底物上。
阴离子氟碳表面活性剂可防止腈基橡胶密封剂周围的矿物油浅漏。
两性氟碳表面活性剂可以使硅橡胶密封剂具有防污性能。
氟碳表面活性剂用于高聚物作用各异，举一些例子如下。
(1)阻止增塑剂扩散[7] 在弹性体中加入氟碳表面活性剂可以有效阻止其中增塑剂向弹性体表面扩散迁移，这时弹性体的表面是含氟碳表面活性剂的表面层。
例如含有聚乙二醇-聚亚甲基苯基异氰酸酯-聚丙二醇的嵌段共聚物，三甲苯基磷酸酯和Fluorad FC430(氟碳表面活性剂)的混合物模压成试片，试片对水的接触角为102o，对十二烷的接触角为60o，可见有相对低的表面能。
试片还显示没有增塑剂扩散到高聚物的表面。
(2)改善聚氨基甲酸酯泡沫体的导热系数[8] 聚氨基甲酸酯泡沫体是由聚异氰酸酯，多元醇，催化剂，含全氟烷基的氟碳表面活性剂和氟醚起泡剂R l OR2的混合物反应制备。
R1，R2=氟氢烷基，含氟烷基；R1和R2的碳原子数在2至5的范围，同时两个烷基的氟原子数超过氢原子数。
例如，蔗糖／甘油的多元醇(羟值450mgKOH／g，粘度13Pa·s，25℃)，PAll35(PAPI)，EF802(表面活性剂)和CF3CH20CHF2混合后模塑得到的泡沫体导热系数为20．3W／(m·K)。
碳氟表面活性剂
新型碳氟表面活性剂简介
(1) 半氟化烷烃在碳氢和氟碳溶剂中的聚集力非常弱,聚集数量一般为2 —6 个分子,远远低于普通表面活性剂在水中集聚的数量。
(2) 半氟化烷烃相对弱的表面活性和高的Krafft点(即:形成固相的趋势增 加) (3) 在半氟化烷烃-氟碳-碳氢的三元混合体系中,温度高于 Krafft点时,半 氟化烷烃吸附在碳氢和氟碳溶液界面。
缺点： 最终产物为链长不同的混合体
调聚法具有反应条件温和、易于操作、产物收率高、易纯化、反应 时间短、副产物少、同一合成路线可以生产不同类型的产品等优点, 已经成为氟碳化合物合成趋势。
表面活性剂物理化学
合成方法简介
z氟烯烃齐聚法 是利用氟烯烃在非质子性溶剂 中发生齐聚反应得到高支叉低聚 合度的全氟烯烃齐聚物，即从二 单体调整低聚物以形成新的低聚 物。
究中具有重要的意义。实际上混杂型氟碳表面活性剂含有的高氟碳链部
分通常可以改善生物适应性。
F10C7H5
CH OSO3-Na+
C7H15
表面活性剂物理化学
新型碳氟表面活性剂简介
无亲水基氟碳表面活性剂 无亲水基氟碳表面活性剂也称半氟化烷烃。与其它氟碳表面活 性剂的根本区别是其分子结构中没有亲水基。 半氟化烷烃是普通氟碳化合物与碳氢化合物的低分子量嵌段共 聚物, 其结构式为F(CF2) m (CH2) nH, 常被略写为FmHn。 半氟化烷烃在碳氢和氟碳溶剂中表现出许多的特殊行为：
表面活性剂物理化学
碳氢碳氟表面活性剂混合体系
优 低cmc： 10-5mol/L～10-6 mol/L 良 低γcmc： <20mN/m(w <0.1%) 的 性 高化学稳定性：耐酸耐碱 质 高热稳定性：300℃时稳定存在
助排剂专用氟碳表面活性剂
助排剂氟碳专用表面活性剂
一、产品性能
本产品是在常规的基础上嵌段上乙氧基基团，从而合成出的特殊非离子氟素，因而具有极高的表面活性与稳定性，性能超过进口产品。
能提高和改善开采液对地层岩石的润湿性、渗透性、扩散性及原油的流动性，有效降低油水界面面张力，对地层伤害小，在高温、酸性、矿化度高的恶劣环境下性能稳定。
二、技术指标
外观：淡黄色液体
活性物：99%
pH：5～9
三、产品特点
1、表面张力低，表面活性高；
2、有效降低油水界面张力，增强原油流动性，提高采收率；
3、改变储油层岩石表面的浸润性，降低岩石微孔中所存在的油的毛细作用力；
4、非离子性，与其它助剂配伍性好；
5、临界胶束（cmc）浓度低，用量少，效率高，综合成本低。
四、产品用途
本品主要用与配制压裂助排剂，驱油剂以及其它油田助剂。
五、包装
50公斤塑料桶装。
氟碳表面活性剂产品介绍flyinglnbsp
氟碳表面活性剂产品介绍flying lnbsp氟碳表面活性剂产品介绍000INTECHEM-01 醇胺盐型阴离子氟碳表面活性剂INTECHEM-01氟碳表面活性剂（简称FC-1）是全氟烷基醚醇胺盐型阴离子氟碳表面活性剂，其水溶性极好，且属于多泡型产品，能明显改善调湿、扩散、乳化、渗透等性能，可明显降低表面张力。
【质量指标】活性物含量：≥99%；外观：微黄色或琥珀色粘稠液体；pH 值：质量分数0.1％水溶液pH＝6～7 ；溶解性：HLB≥20，大量溶解于醇和水中；表面张力：≤16.8毫牛顿／米（0.2％水溶液）【应用】1、能明显改善调湿、扩散、乳化、流平等性能，尤其在油墨、脱膜剂、胶粘剂、清洗、造纸、涂料、消防、三次采油等方面效果显著。
2、能极大降低液体表面张力，明显的起泡稳泡性能。
是水成膜泡沫灭火剂（AFFF3％、AFFF6％型）的重要组成，用于包括各种油在内的非水溶性可燃、易燃液体的火灾、及固体火灾的扑救与预防。
3、改善涂料的润湿、流平性能，可以提高涂层的防水、防锈、抗粘连性。
4、在油气田开采中，用作助排剂助剂，可以提高油、气井的产出率；用作破乳剂添加剂，可以迅速、完全地使油、水两相分离。
INTECHEM-02氟碳表面活性剂（简称FC-2）是一种两性全氟烷基醚甜菜碱类表面活性剂，在酸性介质中呈阳离子型，在碱性介质中呈阴离子型，pH值6～8时显两性。
FC-2可溶于各种不同的溶剂，有效地降低体系的表面张力，从而适应各种不同领域的需要。
【质量指标】含量：≥30％；外观：无色至浅黄色液体；溶解性：可以与大部分的有机溶剂混溶，易溶于水；表面张力：≤17.0毫牛顿／米（0.2%水溶液）【应用】1、能明显改善调湿、扩散、乳化、流平等性能。
可广泛应用在油田、油墨、胶粘剂、造纸、涂料、消防、清洗等方面，降低溶液的表面张力，提高体系的性能，效果显著。
2、intechem-02可以作为高效泡沫灭火剂中的泡沫稳定剂、铺展剂、润湿剂等，对应F1157。
氟碳表面活性剂历史
氟碳表面活性剂历史氟碳表面活性剂，也被称为FCS，是一类由十六或十八烷基烷氧基化合物组成的有机混合物，它们具有在物理活性膜表面产生各种表面性能的特质。
简而言之，这些物质可以使液体与液体或液体与固体之间的相互作用变得更加顺畅，是各种清洁、润滑以及润湿的理想剂型。
因此，氟碳表面活性剂有着极其重要的应用场景，它们被广泛使用于各种工业领域，如包装、饮料和食品加工领域等。
氟碳表面活性剂这一概念是在20世纪20年代初由德国科学家弗朗茨霍普耶尔（Franz Hopperel）首次提出的。
他指出，氟烃分子中碳原子上的氧原子，可以与其他元素或分子结合，形成各种有用的组合。
霍普耶尔发现，当这种组合以特定的比例结合到其他混合物中，就可形成新的和独特的活性表面，具有降低表面张力和减少液体摩擦的特性。
他也发现，这种新的表面活性剂将降低相互作用的表面摩擦，使其可以更好地润湿、清洗和抑制水膜沉积。
霍普耶尔把氟碳表面活性剂命名为“油溶性羰基化合物”。
随后，香港科技大学的研究团队也发现，氟碳表面活性剂可以有效抑制热反应物的形成，从而改善润湿性和清洁性能。
经过不断的发展，研究人员也发现，氟碳表面活性剂的质量更优，可以更好地润湿性，处理各种表面污染，更易于使用，更安全地与增压剂混合，并且可以有效防止污染物的再沉积。
随着近年来对氟碳表面活性剂质量的要求日趋严格，以及全球对环境友好型表面处理材料的需求日益增长，氟碳表面活性剂的应用也在不断扩大。
目前，在许多国家，氟碳表面活性剂已经成为减少油膜污染、滋润表面、提高表面活性和清洁度等表面处理领域的重要材料。
此外，随着新兴行业的发展，氟碳表面活性剂也在汽车和航空工业中得到了广泛使用，以及在医疗器械和生物技术领域。
从20世纪20年代初提出到今天，氟碳表面活性剂已经发展了将近一个世纪，在表面处理领域也取得了巨大的成就。
虽然现在的氟碳表面活性剂已经比原来的性能更好，但关于氟碳表面活性剂的研究仍在不断前进，以打造更多的市场应用，继续为表面处理领域的发展做出贡献。
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碳氟表面活性剂摘要:介绍了碳氟表面活性剂的主要物理化学性质,合成方法,国际、国内碳氟表面活性剂的发展及现状。
介绍了碳氟表面活性剂的最新进展,特别是一些新型碳氟表面活性剂的主要性质和用途。
分析了我国碳氟表面活性剂发展缓慢,与国外形成巨大反差的原因,并对进一步发展我国的碳氟表面活性剂工业提出了自己的看法。
关键词:表面活性剂;碳氟表面活性剂;性能;合成;应用;发展普通表面活性剂的疏水基一般为碳氢链,称碳氢表面活性剂。
将碳氢表面活性剂分子碳氢链中的氢原子部分或全部用氟原子取代,就成为碳氟表面活性剂,或称氟表面活性剂。
碳氟表面活性剂是特种表面活性剂中最重要的品种,有很多碳氢表面活性剂不可替代的重要用途。
本文介绍其合成、性能及应用。
1碳氟表面活性剂的物化性质和用途碳氟表面活性剂的独特性能常被概括为“三高”、“两憎”,即高表面活性、高耐热稳定性及高化学稳定性;它的含氟烃基既憎水又憎油。
碳氟表面活性剂其水溶液的最低表面张力可达到20ｍＮ/ｍ以下,甚至到15ｍＮ/ｍ左右。
碳氟表面活性剂在溶液中的质量分数为0.005%～0.1%,就可使水的表面张力下降至20ｍＮ/ｍ以下。
而一般碳氢表面活性剂在溶液中的质量分数为0.1%～1.0%范围才可使水的表面张力下降到30ｍＮ/ｍ～35ｍＮ/ｍ。
碳氟表面活性剂如此突出的高表面活性以致其水溶液可在烃油表面铺展。
碳氟表面活性剂有很高的耐热性,如固态的全氟烷基磺酸钾,加热到420℃以上才开始分解,因而可在300℃以上的温度下使用。
碳氟表面活性剂有很高的化学稳定性,它可抵抗强氧化剂、强酸和强碱的作用,而且在这种溶液中仍能保持良好的表面活性。
若将其制成油溶性表面活性剂还可降低有机溶剂的表面张力。
早期,碳氟表面活性剂曾用作四氟乙烯乳液聚合的乳化剂,以后逐步用作润湿剂、铺展剂、起泡剂、抗黏剂和防污剂等,广泛应用于消防、纺织、皮革、造纸、选矿、农药和化工等各个领域,显示强大的生命力。
但碳氟表面活性剂由于合成困难,价格较高,目前主要用于一般碳氢表面活性剂难以胜任或使用效果极差的领域。
研究表明,将碳氟表面活性剂与碳氢表面活性剂复配,有可能减少碳氟表面活性剂的用量而保持其表面活性。
如将异电性碳氢和碳氟表面活性剂复配,不仅可大大减少碳氟表面活性剂的用量,在某些特殊情况下,复配品甚至具有更高的降低表面张力的能力,即达到全面增效作用。
碳氟表面活性剂特殊应用的一个典型实例是利用其水溶液可在油面上铺展的特性,制备水成膜泡沫灭火剂,其原理为:欲使水溶液在油面上铺展,必须满足铺展条件,即铺展系数Ｓ>0: 油的表面张力约为20ｍＮ/ｍ～24ｍＮ/ｍ左右。
因此欲使铺展系数大于零,水溶液的表面张力一般应在18ｍＮ/ｍ以下(至少应在20ｍＮ/ｍ以下)。
有相当数量的碳氟表面活性剂,其水溶液的表面张力较高,不能满足铺展条件。
在另一种情况下,即使表面活性很高的碳氟表面活性剂,其水溶液也只能在达到一定浓度(临界铺展浓度)时方可在油面上铺展。
研究表明,当油面首先加入很少量能够铺展的碳氟表面活性剂水溶液后,一些本来由于表面张力太高而不能铺展的碳氟表面活性剂水溶液即可在油面上铺展。
若在油面上首先铺展少量在临界铺展浓度之上的碳氟表面活性剂水溶液,临界铺展浓度之下的水溶液也可铺展。
碳氟表面活性剂水溶液在油面上铺展形成一层水膜,使油面与空气隔绝,以此发展出一种高效灭火剂———水成膜泡沫灭火剂(或称“轻水”泡沫灭火剂),这是目前国际上重点发展的灭火剂,主要用于扑灭油类火灾。
2碳氟表面活性剂的合成与碳氢表面活性剂相比,碳氟表面活性剂的合成相对困难。
它的合成一般分三步:首先合成含6个～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,最后引进各种亲水基团制成各类碳氟表面活性剂。
其中含氟烷基的合成是制备碳氟表面活性剂的关键。
含氟烷基的工业化生产方法主要是电解氟化法、氟烯烃调聚法和氟烯烃齐聚法。
电解氟化法是40年代由美国ＪＨＳｉｍｏｎｓ研制成功的。
将被氟化的物质溶解或分散在无水氟化氢中,在低于8Ｖ的直流电压下进行电解。
电解过程中在阴极产生氢气,在阳极有机物被氟化。
在有机物氟化过程中,只有有机物的氢原子被氟原子取代,其他一些官能团如酰基和磺酰基等仍被保留。
典型的电解氟化的例子是烷基酰氯和烷基磺酰氯分别在无水氟化氢中电解生成全氟烷基酰氟和全氟烷基磺酰氟,由它们出发,可用普通方法制得各类碳氟表面活性剂。
氟烯烃调聚法是利用全氟烷基碘等物质作为端基物调节聚合四氟乙烯等含氟单体制得低聚合度的含氟烷基调节物。
该方法最早是由英国剑桥大学的ＲＮＨａｓｚｅｌｄｉｎｅ等研究的。
他在1951年发现三氟碘甲烷可与乙烯和四氟乙烯发生调节聚合反应。
随后,美国ＤｕＰｏｎｔ公司研制开发了以五氟碘乙烷为端基物与四氟乙烯在加热加压条件下进行调节聚合反应的工业生产路线。
60年代,全氟烷基碘的调聚反应得到了迅速发展,开发出除了三氟碘甲烷和五氟碘乙烷之外的多种调聚反应的端基物。
典型的氟烯烃调聚反应如下: 氟烯烃齐聚法是70年代发展起来的。
它是利用氟烯烃在非质子性溶剂中发生齐聚反应得到高支叉低聚合度的全氟烯烃齐聚物。
最常用的有四氟乙烯齐聚法、六氟丙烯齐聚法和六氟环氧丙烯烷齐聚法三种。
四氟乙烯齐聚法得到聚合度以4～6为主的齐聚物,其中五聚体所占比例最大。
四氟乙烯五聚体分子中与双键碳原子直接相连的氟原子在碱性介质中可与亲核试剂如苯酚等发生取代反应,由此可合成一系列碳氟表面活性剂。
典型反应如下: 六氟丙烯齐聚法可得到以二聚体和三聚体为主的产物。
六氟丙烯齐聚物分子中与双键碳原子直接相连的氟原子较活泼,在极性溶剂中很容易与亲核试剂发生取代反应,引入中间连接体并进而引入亲水基制成碳氟表面活性剂。
典型反应如下: 六氟环氧丙烯烷化物的齐聚物因含有酰氟官能团,可发生多种反应,故可得多种碳氟表面活性剂。
3国内外碳氟表面活性剂的发展及现状出现第一种碳氟表面活性剂商品以来,已经历了半个世纪的历史。
美国3Ｍ公司在二次大战期间首先采用电解氟化技术制取碳氟化物并于1951年研制成功碳氟表面活性剂。
1956年又研制出商品名为Ｓｃｏｔｃｈｇｕａｒｄ的防水、防油、防污的氟处理剂。
60年代又得到大力发展,并向西欧、日本出口。
日本的碳氟表面活性剂工业是70年代发展起来的。
1972年左右,大日本油墨公司在石川县美川工厂建立日本最早的电解氟化车间。
旭硝子公司利用本公司有四氟乙烯产品的便利,于1970年在千叶工厂开始调聚工艺的实验性工厂生产,并于1975年正式投产。
日本东京工业大学的石川延男教授与Ｎｅｏｓ公司合作开发了以六氟丙烯齐聚法为基础的合成碳氟表面活性剂的生产工艺。
西欧各国公司也对合成碳氟表面活性剂工艺进行了大量研究,其中最突出的是英国ＩＣＩ公司在60年代中后期开发的以四氟乙烯齐聚体为憎水憎油基的碳氟表面活性剂。
据不完全统计,1980年碳氟表面活性剂的世界产量已达200ｔ/ａ;目前世界上对碳氟表面活性剂的年需求量已超过千吨。
碳氟表面活性剂在国际上已发展成为竞争性强、科技含量高,由市场直接导向的产业。
我国具备合成碳氟表面活性剂能力的单位主要有中科院上海有机化学研究所和上海市有机氟材料研究所。
他们最初是用电解氟化工艺制取全氟辛酸及其盐,后又发展了全氟辛基磺酸,用作氟树脂分散聚合用的分散剂。
60年代末70年代初对四氟乙烯的调聚反应进行了研究;70年代中后期又对四氟乙烯、六氟丙烯的齐聚反应进行了研究并改进工艺,使生产由实验室走向中试规模。
在碳氟表面活性剂应用方面先后开发出氟蛋白泡沫灭火剂添加剂、水成膜泡沫灭火剂添加剂、铬雾抑制剂、分散剂及感光胶片添加剂等产品。
此外,武汉长江化工厂也用电解氟化法批量生产全氟辛基磺酰氟,并有铬雾抑制剂等工业产品。
从事碳氟表面活性剂基础理论研究的主要有北京大学化学与分子工程学院胶体化学研究室等单位,他们近年来在碳氟与碳氢表面活性剂混合体系、碳氟表面活性剂水溶液在油面上的铺展等方面开展研究,取得了较好的结果。
与国外相比,我国的碳氟表面活性剂无论从基础理论还是工业应用还非常薄弱。
表面的原因是碳氟表面活性剂成本高,用不起。
深层的原因笔者认为是含氟烷基与碳氟表面活性剂合成、碳氟表面活性剂性能及应用研究两个环节相互脱节,不同研究单位各自为战,缺乏合作。
对于专门从事表面活性剂研究的单位,如北京大学化学学院胶化研究室,由于缺乏有机合成的专业力量,难以得到所需要的碳氟表面活性剂。
而像上海有机化学研究所这些单位,虽然具有碳氟化合物有机合成方面的专业力量,但因对碳氟表面活性剂性能和应用方面的研究需要很强的表面活性剂物理化学方面的专业背景和专业力量,必须从表面活性剂结构与性能的关系出发,设计合成具有特定性能的多种表面活性剂系列,深入研究它们的物理化学性质,再依据这些性质应用于具体工业配方,而这正是这些单位的弱项。
因此虽然碳氟表面活性剂的种类很多,但他们只生产品种单一的少数几种。
由于不成系列产品,极大地限制了实际应用研究。
应用跟不上,则不能形成大的生产规模,因而成本降不下来。
如此形成不良循环,以致于碳氟表面活性剂工业在我国长期得不到应用的发展,与国际上这一领域突飞猛进的发展形成巨大的反差。
为缩短我国与国外的差距,发展我国的碳氟表面活性剂工业,笔者有以下建议: (1)应设法降低碳氟表面活性剂的成本。
(2)扩展碳氟表面活性剂品种,使其种类多样化、系列化。
(3)开拓应用领域。
(4)碳氟表面活性剂的合成到配方的一体化。
要达到以上目的,将含氟烷基的生产单位与表面活性剂研究单位联合起来是至关重要的。
应在发挥各自独立优势的基础上,打破垄断,分工协作,强强联合。
目前北京大学化学学院胶化研究室正在与武汉长江化工厂合作,由后者提供全氟辛基磺酰氟等含氟烷基化合物,合成了多种碳氟表面活性剂,以此研制出新型水成膜泡沫灭火剂,并于1999年通过了国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心的鉴定。
实现了从碳氟表面活性剂的合成到配方的一体化,从而大大降低了水成膜泡沫灭火剂的生产成本。
4新型碳氟表面活性剂介绍传统的碳氟表面活性剂主要是单链型的,目前双链碳氟表面活性剂正引起人们极大的兴趣。
已报道的双链碳氟表面活性剂主要有两类,第一是双链均为含氟碳链,第二是双链分别为碳氟和碳氢链。
后一类常被称为杂交型表面活性剂(ｈｙｂｒｉｄｔｙｐｅｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ)。
第一类双链碳氟表面活性剂的典型代表是Ｆ(ＣＦ2)ｎ(ＣＨ2)2ＯＯＣＣＨ2ＣＨ(ＳＯ3Ｎａ)ＣＯＯ(ＣＨ2)2(ＣＦ2)ｎＦ,此类碳氟表面活性剂被认为可有效地增强精细铁磁体粒子在溶剂中的聚凝及分散性。
虽然此类双链碳氟表面活性剂具有较高的克拉夫特(Ｋｒａｆｆｔ)点(一般来讲,碳氟表面活性剂的克拉夫特点高于同类型的碳氢表面活性剂,这是碳氟表面活性剂的一大缺点),但通过在分子中引入氧乙烯链可使碳氟表面活性剂的克拉夫特点大大降低。