含氟表面活性剂
含氟表面活性剂的研究进展
摘要：含氟表面活性剂是特种表面活性剂的一类。本文对含氟表面活性
剂的结构与特性、合成方法及应用进行了简单综述。
关键词：氟表面活性剂；结构；特性；合成；应用
Containing fluorine surfactants research progress
Abstract：containing fluorine surfactant is special surface active agent category. Compared with the traditional surface active agent, with high surface activity, high heat stability and GaoHuaXue stability, already hate water and the characteristics of every oil, has been widely used in washing, fire control, oil, textile and other fields. This paper containing fluorine surfactants structure and properties, synthesis methods and the application of a simple and reviewed in this paper.
Keywords: fluorine surfactant; Structure; Characteristics; Synthesis; Application
氟表面活性剂主要是指碳氢链疏水基上的氢完全或部分被氟原子取代的表面活性剂。氟表面活性剂是迄今为止所有表面活性剂中表面活性最高的一种，有很高的热稳定性、化学稳定性。此外，其碳氟链既憎水又憎油，可制成油溶性的氟表面活性剂。氟表面活性剂的这些独特性能使其具有广泛用途，特别是在一些特殊应用领域起着其他表面活性剂无法取代的作用。氟表面活性剂合成较难，对其研究也相对较少，而且很多研究成果都已申请专利[1] 。
1.含氟表面活性剂的结构
从结构上看，氟表面活性剂与普通表面活性剂相似，都由亲水基和疏水基组成（见图1），尾部RF 是一个既憎水又憎油的氟碳链（可以是直链或支链），可根据使用需要改变链长和结构，一般最适宜的碳氟链长为6～10。尾部RF 在降低表面张力上起着决定性作用，也使得氟表面活性剂不同于传统的碳氢、硅
表面活性剂。直链的氟碳表面活性剂在相对高的使用浓度下表现出最低表面张力，而支链氟碳表面活性剂在相对低的浓度下使用，降低表面张力却更为有效[2]。头部X代表亲溶剂基团，一般是水溶性基团，但在无水系统中，也可以设计成油溶性基团。根据X结构的不同，可以将氟表面活性剂分为阴离子型、阳离子型、非离子型及两性型四种。
2.含氟表面活性剂的特性
氟原子部分或全部代替碳氢链中的氢原子以后，表面活性剂的性质发生了许多变化。含氟表面活性剂的独特性能常被概括为“三高”和“两憎”，即高表面活性、高耐热稳定性及高化学稳定性，既憎子的电负性大（4.0），使以共价键结合的C-F 键具有离子键的性能，因此C-F的键能高（452 kJ/mol）。[3] 氟原子的半径比氢原子的大，因而屏蔽碳原子的能力大，使得C-C 键稳定性有所提高，化学稳定性和热稳定性好，在强酸、强碱性介质、氧化剂中仍具有良好的表面活性，在300℃以上的高温下使用也不发生分解。由于氟原子的范德华力小，氟碳链分子间的作用力较小，与碳氢链表面活性剂相比，表面吸附能高，因而含氟表面活性剂易于吸附于水的表面，在极低的浓度下就可以把水溶液的表面张力降低到15 mN·m -1 。但是，含氟表面活性剂的疏水基也具有疏油性，故不易吸附在油-水界面上，降低油- 水界面张力的能力小。将氟表面活性剂与碳氢表面活性剂混合后溶于水中，由于氟表面活性剂选择地吸附在水的表面，使表面张力降低，而碳氢链表面活性剂能吸附在油水界面上，使界面张力降低，所以两者混合使用可提高水溶液的润湿性能。分条总结如下:
2.1.良好的热稳定性和化学稳定性[4]
在含氟表面活性剂中，由于氟元素的电负性最大（4.0），原子半径很小，且形成的 C—F 键键长短（1.35×10 - 10 m），键能大（486 kJ/mol）。因此，让氟碳表面活性剂具有很高的热稳定性，很高的耐酸性、高浓度碱性和强氧化剂等化学稳定性；而在这些介质中不含氟的表面活性剂是无法使用的。
2.2.低表面张力
一般表面活性剂溶于水时，可将水的表面张力降至 30 mN/m 左右。而在含氟表面活性剂中，由于氟碳链既疏水又疏油，可使水的表面张力降至 20 mN/m 以下。[5]它之所以具有最高的表面活性是由于 C—F键不易极化，分子间的范德华引力小，氟原子半径较氢原子大，能将碳原子完全遮盖起来，而使碳氟化合物分子间的引力很小。所以含氟表面活性剂在水溶液中自内部移至表面比碳氢化合物所需的张力要小，结果导致强烈的表面吸附和最低的表面能[6]。其表面能比油的表面能还低，使有许多不同结构的含氟表面活性剂在很低浓度的水溶液中表面张力可达 15 mN/m -16 mN/m，这是任何其他不含氟的表面活性剂所无法比拟的。与碳氢表面活性剂相比，氟碳表面活性剂具有表面张力小、与碳氢胶束混溶少和能够形成较大的囊泡等优点[7]，许虹霞等[8]从分子结构角度研究了含氟表面活性剂囊泡与碳氢表面活性剂囊泡相比，具有更稳定、渗透率更低的特点。
2.3.低使用浓度
含氟表面活性剂具有高表面活性和其他特殊性能，实际应用中，其使用浓度很低，用量很少。一般情况下，其使用浓度为0.05%左右即可达到很好的使用效果，因此可以应用于几乎所有的配方体系。[9]
2.4.高表面活性
含氟表面活性剂具有特别低的表面自由能，它与大多数有机溶剂都缺乏亲合性，因而它在有机溶剂中具有很高的表面活性。而氟碳链之间的较弱的相互作用使含氟表面活性剂在水中也呈现很高的表面活性。
2.5.对普通表面活性剂的增效作用[10]
含氟表面活性剂的生产成本较高，因而限制了它的应用。含氟表面活性剂与普通表面活性剂配合使用，由于协同效应，不仅增强使用效果，还使含氟表面活性剂的使用总浓度降低，这对降低含氟表面活性剂的实际使用成本，加快其应用步伐意义重大。
2.6.优良的憎水、憎油性
含氟表面活性剂中的碳氟键（C—F）的键能高、难极化，这一特性使有机氟材料的表面能极低，具有
很好的憎水、憎油性。[11]
3.含氟表面活性剂的应用及现状
3.1.含氟表面活性剂的应用情况[12]
3.2.含氟表面活性剂的现状
目前含氟表面活性剂的生产主要集中于美国的3M、杜邦公司，英国ICI公
司，法国的 Atochem 公司，德国的 Hoechst、Bayer 公司，瑞士的 Ciba- Geigy 公司，日本的旭硝子、大金、大日本油墨和 Neos 公司等。我国的有机氟化学始于 20 世纪 50 年代后期，主要是为满足国防建设的需要逐步发展而来，但含氟表面活性剂的产业化和规模化却并不顺利，目前我国只有少数有机氟企业能够生产品种不多的表面活性剂，包括氟化乙丙烯共聚物、全氟辛酸和OBS 等，但国产含氟表面活性剂在性能、功能与用途方面存在较大局限性，远不能满足国内市场需要。2000 年含氟表面活性剂总产量约为 900 t，当年进口的高品质和特殊用途的含氟表面活性剂已超过 2 000 t，尤其在一些特殊待业中，必不可少的含氟表面活性剂则全部依赖进口。[13]
4.主要制备方法和生产情况
目前含氟表面活性剂的制备工艺主要采用两种方法，一是由四氟乙烯单体直入；二是由四氟乙烯经电解制成全氟烷基后，再以此为基础制备表面活性剂，如全氟辛酸。在上述两种制备方法中，由于四氟乙烯直接制备的含氟表面活性剂在性能和应用范围上有很大的局限性，因而由四氟乙烯经全氟烷基制备含氟表面活性剂已成为主要方法，而全氟烷基的制备是整个技术的核心。目前由四氟乙烯制备全氟烷基主要通过电解氟化法、氟烯齐聚法和调聚法。
4.1.电解氟化法
Simons 的电化学氟化法是通过电解有机酸氟化物和融熔的无水氟化氢，使有机酸的氢原子被氟原子取代：
在电解过程中，磺酸基团完好无损，形成了大量的高氟链化合物，而磺酸基团通过使用有机试剂可以进一步衍生出各种含氟表面活性剂，例如：
还有的电解氟化法是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。电解中在阴极产生氢气，在阳极有机物被氟化。在此工艺路线中，可将碳氢链烷基的酰氯或磺酰氯直接换成相应的全氟烷基酰氟或磺酰氟产物，由它们出发，可用普通方法制得各类含氟表面活性剂。
由于电解氟化反应甚为激烈，易发生C - C 链断裂，反应过程中除了生成与原料的碳原子数相同的全氟化合物外，还生成短链的全氟化合物和其它类型的副产物，因此总的产物收率较低。[14]采用此法生产含氟表面活性剂的有美国3M 公司，日本大日本油墨公司及东北肥料公司等。
4.2.调聚法[15]
氟烯烃调聚法最早是由英国H aszeldine R H 教授提出的方法[16]，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。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的工业生产路线。随后美国Du Pont 公司又开发了用五氟化碘和四氟乙烯进行调聚反应，制得全氟烷基磺化物。
由 Du Pont 公司开发的用调聚体（如 C2F5I）和自由基单体（如 CF2 =CF 2 ）反应形成“调聚物”：
采用调聚法生产含氟表面活性剂的有美国杜邦，瑞士汽巴-嘉基，日本旭硝子及大金等公司。从调聚反应所得产物是链长不一的混合物，这样就可合成出不同长短的氟碳链疏水基，若以适当的比例混合使用，更能发挥最终产物的表面活性。
4.3.氟烯烃齐聚法
四氟乙烯、六氟丙烯及六氟丙烯环氧化合物在非质子极性溶剂中以氟阴离子催化可低聚成 C 6 -C 14的氟碳表面活性剂中间体，这些中间体具有高度分枝的支链型全氟化合物，通常所用的催化剂是 KF、CsF和氟化季胺盐。
氟烯烃齐聚法是由英国ICI 公司1965- 1969年开发的[17]，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烷齐聚法三种。
4.3.1. 四氟乙烯、六氟丙烯齐聚
这些齐聚物都是多枝链的丙烯烃，例如四氟乙烯齐聚物四聚体和五聚体的结构如下:
4.3.2. 六氟丙烯环氧化物齐聚
六氟丙烯环氧化物齐聚，所得产物如下式（n = 2，3，4，5，6）：
含有羧酰氟官能团，反应活性强，可进一步合成氟表面活性剂。与通常的氟碳表面活性剂不同，它具有除一般氟表面活性剂特性外，因为氟憎水基上醚键上氧的柔软性和分枝链，使所有的氟表面活性剂的Krafft 点大都低于 0 ℃，从而大大改善了它在应用时的溶解性能。[18]
4. 4.三种生产方法的评价
由电解法制备全氟烷基生产成本较高，反应过程中存在有机物发生降解和重排导致反应收率低，且需要专门设备，加之环境与劳动保护方面的问题，一些国家已禁止电解工艺；齐聚法工艺的设备较简单，成本低，所制备的全氟烷基结构呈枝杈状，性能不及直链结构，能够开发的下游产品相对较少，使用范围有限，但这一方法仍被国际上少数公司所采用；调聚法为目前最先进的工艺，其优点是所制得的全氟烷基是直链结构，表面活性高，该方法的目标产物得率是电解法的 10 倍，同时由于该法生产的全氟烷基易于纯化，反应得率高，
时间短，其成本只为电解法的1/3，用调聚法得到的全氟碘代物可以实现多种化学转化，也是开发下游其他多种含氟精细化学品的重要中间体，因而调聚法是目前最有工业应用前景的生产工艺。
5. 含氟表面活性剂的最新进展
传统的含氟表面活性剂主要是单链型的。目前双链含氟表面活性剂正引起人们极大的兴趣。己报道的双链含氟表面活性剂主要有 2 类：第 1 类是双链均为含氟碳链；第 2 类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。近年来，含硅的含氟表面活性剂正以其独特性能引起人们的关注。
[19]含氟表面活性剂和硅表面活性剂都属于特种表面活性剂[20]。含硅的含氟表面活性剂可望具有含氟表面活性剂在浓度很高的乙醇水溶液中也显示很高的表面活性。它可作为高效消泡剂，不仅可用于水溶液体系，而且可用于非水体系。含硅的含氟表面活性剂也具有优异的润滑作用。还有研究表明，含硅的含氟表面活性剂有很高的抗艾滋病毒（HIV- 1）活性。[21]对含氟表面活性剂中碳氟链进行化学修饰使其具有更多的特殊功能的工作也有了较大进展。[22,23]与碳氢链锯齿型构型相反，碳氟链具有刚性构型。有人将醚键引入碳氟链，[24]使碳氟链具有更好的柔顺性及水溶性。而杂原子的引入更使碳氟链多功能化。[25]随着对氟碳表面活性剂研究的深入，不容忽视的毒性问题也浮现出来。目前全球关注的焦点是 PFOS/ PFOA 氟碳表面活性剂，已证明是目前世界上发现的最难降解的有机污染物之一，具有持久性、生物累积性、远距离环境迁移的可能性，对人类健康和生存环境造成影响[26]。PFOS 是全氟辛基磺酰化合物（Perfluorooctane Sulfonate）的英文缩写，即C8F17SO2Y（Y = OH、金属盐、卤化物、氨基化合物和包括聚合物在内的其他衍生物）；PFOA 是全氟辛酸类化合物（Perfluorooctanoic Acid）的英文缩写，即 C 7 F 15COOH及其衍生物。PFOS/PFOA 类化合物具有优异的表面活性功能， PFOS 是纺织品和皮革制品防污处理剂的主要活性成分，PFOA 作乳化剂的氟聚合物更是汽车、航天航空、半导体和微电子等尖端产业及军工不可缺少的材料。PFOS/PFOA 被列入持久性污染物（POPs）名单的备选物质和潜在备选物质。欧洲议会于 2006年 10 月 25 日通过了限制使用 PFOS 的指令，规定欧盟各成员于 2008 年 6 月 27
日开始正式实施对 PFOS的限制措施。PFOA 将来也可能被限制。指令指出，全氟辛酸被怀疑有与 PFOS 大致上相似的危害性，现仍在对其危险分析试验、替代品的实效性、限制措施进行评估。据了解，目前国际上已有替代品，但我国国内尚未研发出能完全符合欧盟对 PFOS 控制标准的纺织用助剂。我国广大科技人员正在抓紧进行替代产品的研究开发，以减少指令实施带来的损失。含氟表面活性剂作为工业化产品的历史并不长，它的应用领域还有待进一步开拓，随着对它的性能与应用的逐步研究、认识，相信此类产品的品种与产量必将会不断扩大[27]。我国对于含氟表面活性剂的开发、性能研究及应用领域与国外相比尚有较大差距，随着我国国民经济的发展及综合国力的不断增强，含氟表面活性剂这一新产品，新技术的开发应用，必将会呈现出广阔前景。
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表面活性剂解析
表面活性剂：是一种加入很少即能明显降低溶剂（通常为水）的表面（或界面张力），改变 物系的界面状态，能够产生润湿、乳化、起泡、憎溶及分散等一系列作用，从而达到实际应用的要求的精细化学品。在结构上至少存在亲水基和疏水基两种基团，一个分子中可以同时 存在多个亲水基，多个疏水基。 分类：（1）按离子类型分类：1）非离子型表面活性剂2）离子型表面活性剂：阴离子、阳离子、两性（2）按表面活性剂的特殊性分类：碳氟表面活性剂、含硅表面活性剂、高分子表面活性剂、生物表面活 性剂、冠醚型表面活性剂。 常见阴离子、阳离子、两性表面活性剂的中英文名、简写及结构 （1）阴离子：十二烷基苯磺酸钠：Sodium dodecyl benzene sulfonate （SDBS 或LAS） 弧比一 3 Na （2）阳离子：苄基三甲基氯化铵:Benzyltrimethylammonium Chloride （TMBAC ） （3）非离子：脂肪醇聚氧乙烯醚：Primary Alcobol Ethoxylate （AE 或AEO） R-O-（CH2CH2O） n-H （4）两性：十二烷基甜菜碱：Dodecyl dimethyl betaine （BS-12）C12H25-N+（CH3）2CH2COO- 阴离子表面活性剂的合成： （1）烷基苯磺酸盐——烷基芳烃的生产过程: a?以烯烃为烷基化试剂合成长链烷基苯: 反应历程：（质子酸做催化剂） R—CH = CH2 + H+ = R- + CH —CH3 （以AlCl3作催化剂） HCl + AICI3 = H S +—Cl S - ? AICI3 RCh k CH2 + H S +—Cl S - ? AlCl3 = R — + CH- CH V AICI4 — 之后反应： R-CH-CH3 +
洗涤剂
表面活性剂 具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。它是一大类有机化合物。表面活性剂一端是非极性的碳氢链（烃基），与水的亲和力极小，常称疏水基；另一端则是极性基团（如—OH、—COOH、—NH?、—SO?H等），与水有很大的亲和力，故称亲水基，总称“双亲分子”（亲油亲水分子）。 表面活性剂溶于水时，可以采取两种方式：1、在液面形成单分子膜。2、形成“胶束”。 分类： （一）离子表面活性剂 1.阴离子表面活性剂 阴离子表面活性剂起表面活性作用的部分是阴离子。 （1）高级脂肪酸盐：系肥皂类，通式为（RC00-）n M n+。根据M的不同，又可分碱金属皂（一价皂）、碱土金属皂（二价皂）和有机胺皂（三乙醇胺皂）等。 （2）硫酸化物：主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类，通式为R·O·SO3-M+。它们的乳化性也很强，较肥皂类稳定，对黏膜有一定的刺激性，主要用做外用软膏的乳化剂，有时也用于片剂等固体制剂的润湿剂或增溶剂。 （3）磺酸化物：系指脂肪族磺酸化物和烷基芳基磺酸化物等。通式分别为R·SO3-和RC6H5·SO3-M+。常用的品种有二辛基琥珀酸磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠等，后者为目前广泛应用的洗涤剂。
W/O spans Tweens （Myrij）。 O（Perogol O 7.聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物 简单方法：可以用测试电导率，电导率可以测试出来，就是离子型表面活性剂，测试不出来是非离子表面活性剂。离子型表面活性剂中，加入已知的阳离子表面活性剂，如果变浑浊，就是阴离子表面活性剂，不浑浊就是阳离子表面活性剂和两性表面活性剂。加入已知的阴离子表面活性剂，如果变浑浊，就是阳离子表面活性剂，不浑浊就是阴离子表面活性剂和两性表面活性剂。 柠檬烯：用作制备香精、香料 松节：用药 二氧化硅分散液 脂肪酸脂：添加剂 a—甲 甜菜碱：三甲基甘氨酸两性离子表面活性剂
含氟表面活性剂
含氟表面活性剂的研究进展 摘要：含氟表面活性剂是特种表面活性剂的一类。本文对含氟表面活性 剂的结构与特性、合成方法及应用进行了简单综述。 关键词：氟表面活性剂；结构；特性；合成；应用 Containing fluorine surfactants research progress Abstract：containing fluorine surfactant is special surface active agent category. Compared with the traditional surface active agent, with high surface activity, high heat stability and GaoHuaXue stability, already hate water and the characteristics of every oil, has been widely used in washing, fire control, oil, textile and other fields. This paper containing fluorine surfactants structure and properties, synthesis methods and the application of a simple and reviewed in this paper. Keywords: fluorine surfactant; Structure; Characteristics; Synthesis; Application 氟表面活性剂主要是指碳氢链疏水基上的氢完全或部分被氟原子取代的表面活性剂。氟表面活性剂是迄今为止所有表面活性剂中表面活性最高的一种，有很高的热稳定性、化学稳定性。此外，其碳氟链既憎水又憎油，可制成油溶性的氟表面活性剂。氟表面活性剂的这些独特性能使其具有广泛用途，特别是在一些特殊应用领域起着其他表面活性剂无法取代的作用。氟表面活性剂合成较难，对其研究也相对较少，而且很多研究成果都已申请专利[1] 。 1.含氟表面活性剂的结构 从结构上看，氟表面活性剂与普通表面活性剂相似，都由亲水基和疏水基组成（见图1），尾部RF 是一个既憎水又憎油的氟碳链（可以是直链或支链），可根据使用需要改变链长和结构，一般最适宜的碳氟链长为6～10。尾部RF 在降低表面张力上起着决定性作用，也使得氟表面活性剂不同于传统的碳氢、硅
氟表面活性剂
氟表面活性剂 英文名：fluorinated surfactant （FSA） 一、碳表面活性剂的基本概念： 众所周知，表面活性剂一般由极性基团（亲水基）和非极性基团（疏水基）二部份组成。普通表面活性剂的非极性基团为碳氢链，而氟碳表面活性剂的非极性基团为氟碳链，即以氟原子部分或全部取代碳氢链上的氢原子。但二者在极性基团的结构上无明显区别。所以氟碳表面活性剂就是以氟碳链取代碳氢链作为分子中非极性基团的表面活性剂。 二、氟碳表面活性剂的分类： 与普通表面活性剂一样，氟碳表面活性剂的分类依据其极性基团结构不同可分为离子型和非离子型二大类。离子型又可分为阴离子型、阳离子型和两性离子型氟碳表面活性剂。 1、阴离子型氟碳表面活性剂： 根据其极性基团（亲水基）不同可分为羧酸盐类（RfCOO-M）、磺酸盐类（RfSO3-M）、磷酸盐类（RfOPO3M）和硫酸盐类（RfOSO3-M），工业上应用以前三者为主。 羧酸盐类氟碳表面活性剂：一般在强酸或含高价阳离子水溶液中的溶解度较小，但热稳定性较高； 磺酸盐类氟碳表面活性剂：相对具有更好的耐氧化性，对强酸、电解质敏感性小； 磷酸盐类氟碳表面活性剂：相对发泡性能较差。 2、阳离子型氟碳表面活性剂： 阳离子氟碳表面活性剂几乎都是含氮化合物，即有机胺衍生物。由于大多数物质表面颗粒带负电荷，故阳离子型活性剂易被吸附。 3、两性离子氟碳表面活性剂： 两性离子活性剂分子结构中同时含有酸性基和碱性基，其表现出的离子类型取决于溶液PH值，即在酸性介质中表现为阳离子型，在碱性介质中表现为阴离子型。两性氟碳表面活性剂酸性基主要是羧酸基和磺酸基，碱性基主要是氨基或季铵基。两性氟碳表面活性剂具有优良乳化性能，在氟碳材料、纸张、皮革等产品制造过程中用作乳化剂。 4、非离子型氟碳表面活性剂： 非离子型氟碳表面活性剂在水溶液中不电离，其极性基通常为含氧醚键（如聚氧乙烯基）。非离子型比其它类型活性剂更易溶于水、有机溶剂（包括酸、碱介质），与其它类型活性剂的相容性也更好。由于其在水中不电离，故对PH值稳定性高，受电解质、无机盐的影响也小，但因其极性基为一定数量的含氧醚键/羟基组成，故不能应用于强氧化介质，以免造成醚键断裂。
3M氟素表面活性剂
3M氟素表面活性剂 NovecTM氟素表面活性剂 FC-4430 产品简介： 3MTM NovecTM氟素表面活性剂FC-4430 是一种非离子聚合型含氟表面活性剂，该表面活性剂作为涂料添加剂，可使涂料获得很低的表面张力，而这种很低的表面张力只有在添加了氟化合物时才能获得。检测证明，作为3MTM NovecTM 氟素表面活性剂FC-430的换代产品，FC-4430 较FC-430具有更浅的颜色，更小的气味和更低的粘度（这使它更容易与溶液混合）。对于各种水剂型、溶剂型和高固含量型的涂料来说，FC-4430 表面活性剂是一种优秀的润湿剂和流平剂。FC-4430氟素表面活性剂能溶解和相容于绝大多数的聚合物，并能在干燥和固化过程中继续作用。当被应用于水剂型聚合物体系中时，FC-4430 氟素表面活性剂能够有效降低水相/有机相之间的界面张力，并且在聚合物体系中的有机相中保持表面活性。 物理性质： 性质FC-4430 外观黄色粘稠液体 比重1.170kg/l（9.75 lbs./gal） 闪点（Setaflash 闭杯）82 ℃（180 ℉） pH 值（1%水溶液）4.5 沸点200 ℃（392 ℉） 蒸气压0.0014 psi（0.07mmHg） 粘度（Bookriefield，＃3，6rpm）5500cps（4701centistokes） 水中的溶解度可以按任意比分散 类型非离子型 成分100% 氟代脂肪族聚合物脂 （除特别说明之外，所有的参数值都是在25℃（77℉）下测得的） 3MTM NovecTM 氟素表面活性剂FC-4430 用量： 表面活性剂的推荐用量是介于0.1% 到0.05% 之间，建议在添加前，可先制备一个FC-4430 浓度为10-25% 的表面活性剂的溶液。 FC-4430 的表面张力： 表面张力（dynes/cm）@ % FC-4430 于溶剂/树脂 溶剂/树脂0% 0.1% 0.2% 0.5% 蒸馏水73 21 21 21 ARCOL LG-56 33 30 28 23 二丁基邻苯二甲酸脂34 33 32 31 脂肪族环氧树脂（UVR-6110，UC）46 38 36 23 双酚A 型环氧树脂（828-RS）45 33 29 17 （除特别说明之外，所有的参数值都是在25℃（77℉）下测得的）
含氟表面活性剂经典综述
含氟表面活性剂经典综述 作者：肖进新江洪(大学化学与分子工程学院胶体化学研究室, 100871) 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0.05%～0.%,就可使水的表面力下降至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.%围才可使水的表面力下降到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(参见本文第二部分)。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Ｓｗ/ｏ>0: 油的表面力约为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
表面活性剂
表面活性剂及其洗涤原理 表面活性剂是这样一种物质，加入少量就能显著改变界面状态。习惯上减低溶剂的表面张力或界面张力，称之为表面活性剂。可产生润湿，乳化，增溶，发泡，洗涤等一系列作用。 所有的表面活性剂在结构上具有相同点，分子中有基本结构——有一个对溶剂（主要是水）不亲和的基团，称为疏水基团，另一个是对溶剂亲和的基团，称为亲水基团。因而表面活性剂是一种两亲分子，这样的结构使之一部分溶于水，另一部分易从水中逃离而具有双重性质。 一、洗涤的基本过程： 在表面活性剂溶液中，自固体表面去除污垢的洗涤过程涉及到润湿、分散、起泡、增溶及乳化等各种作用。最早作为洗涤剂的肥皂，是由动植物油脂和苛性碱皂化而成的。由于它在酸性溶液中生成不溶性的脂肪酸，所以在硬水中与Ca：+、M92+等离子生成不溶的脂肪酸盐，这一方面影响了它的使用效果，另一方面，不溶物也会污染被洗涤的表面。自合成洗涤剂出现之后，因为它具有良好的去污能力，并且对污垢具有分散及悬浮作用，使之不能再次沉积于被洗涤物的固体表面，故它在很大程度上代替了肥皂的使用。 去除污垢的洗涤作用涉及到固体表面、洗涤剂、溶剂和污垢表面的性质杂。 但从宏观上看，我们可以把洗涤作用视为固体表面、污垢，、洗涤剂、介质相互作用的结果。因此，可用下面的关系式表示洗涤过程。 基物·污垢+洗涤剂—一基物·洗涤剂+污垢·洗涤剂通常洗涤过程分成两个阶段，首先在洗涤溶液作用下，污物自被洗物上除去；其次将脱离被洗物的污垢稳定在介质中，防止再沉积到已清洗的被洗物上。对于第一个阶段起直接作用的主要是表面活性剂和络合物，无机电解质等对表面活性剂性能发挥起辅助作用。第二个阶段中起主要作用的除表面活性剂外，尚有抗再沉积的添加剂。在洗涤溶液作用下，污垢与基物之间的附着力被减弱或消除，使污垢与基物分离并进入介质。这样洗涤过程中表面活性剂在各个界面上的吸附就成为去除污垢的重要条件。将污垢在洗涤液中稳定悬浮，不再沉积到已清洗的基物上。也是基于表面活性剂和其他助剂在污垢表面的吸附并形成一层保护膜，这也是界面吸附问题。 二、污垢的去除 1．液体污垢的去除 洗涤作用的第一步是洗涤液润湿表面，否则洗涤液的洗涤作用不易发挥。水在一般天然纤维上的润湿性较好（如棉、毛纤维），但在人造纤维（如聚丙烯、聚酯及聚丙烯腈等）上的润湿性则较差。 洗涤作用的第二步就是油污的去除，即润湿了表面的洗涤液如何把油污顶替下来。液体污垢的去除是通过卷缩机理而实现的，即洗涤液优先润湿固体表面，而使液体油污卷缩起来。油污原来是以一铺开的油膜粘在固体表面上，后来在洗涤液优先润湿的作用下，逐渐卷缩成为油珠，最后被冲洗而离开固体表面。 两种液体在固体表面上（在空气中）的粘附张力是油污被洗涤液从固体表面卷走这一过程的重要参数，而不是简单的两种液体在固体上的粘附功。若洗涤液对固体的粘附张力超过油对固体的粘附张力之量，大于（至少是等于）水溶液与油的界面张力，则油污将被彻底洗去。被液流的力冲走。
特种表面活性剂和功能性表面活性剂
特种表面活性剂和功能性表面活性剂 概述： 简要介绍了含氟表面活性剂的结构、性质和分类，详细阐述了目前工业生产含氟表面活性剂的3种合成方法以及各种方法的优缺点，最后讨论了含氟表面活性剂在石油工业、消防和生物医药等领域的应用现状，并展望了其研究开发方向及发展趋势。 内容： 普通表面活性剂的疏水基一般是碳氢链，称为碳氢表面活性剂。 若将碳氢链中的氢原子部分或者全部替换成为氟原子，就成为含氟表面活性剂，或称碳氟表面活性剂(fluorocarbonsurfactants)，它是最重要的一种特殊表面活性剂。由于它有许多优良的性能，目前已逐渐成为表面活性剂行业研究的热点。 1含氟表面活性剂的结构、特性和分类 1.1含氟表面活性剂的结构 碳氢表面活性剂中的C-H链上的H原子被F原子取代，成为碳氟表面活性剂。碳氢链中的氢原子全部被氟取代的称为全氟表面活性剂，部分被氟取代的称为部分氟表面活性剂，目前应用的含氟表面活性剂大多是全氟表面活性剂。随着碳氢链转变成为碳氟链，物理化学性质呈现出明显的差异，比如含氟表面活性剂合成较为困难；在各类表面活性剂中，含氟表面活性剂具有最佳的活性等。 1.2含氟表面活性剂的特性 由于含氟表面活性剂的特殊结构，使其表现出其他表面活性剂所没有的一些特性，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。 表面活性剂的效果与表面性质和表面活性剂的结构密切相关，研究表明，含氟表面活性剂在降低氟碳化合物／水界面张力时尤为出色[1]。含氟表面活性
剂是迄今为止所有表面活性剂中表面活性最强的一种，由于其临界胶束浓度很低(10-5mol／L～10-6mol／L)，用量比碳氢表面活性剂小得多，在极低的浓度下(普通表面活性剂的l／10到1／100)就能使水的表面张力降至20 mN／m以下，新型的氟季铵盐双子表面活性剂甚至能使水的表面张力降至13.7 mN／m[2]。含氟表面活性剂有很高的耐热性，如固态全氟辛基磺酸钾在420℃加热5h不分解[3]，因而可在300℃以上使用，这是一般表面活性剂远远不及的。含氟表面活性剂可抵抗强氧化剂、强酸和强碱的作用，表现出极高的化学稳定性。 研究表明，含氟表面活性剂的高表面活性是由于其分子间的范德华力小造成的，表面活性剂分子从水溶液中移至溶液表面所需的张力小，导致了表面活性剂分子在溶液表面大量的聚集，形成强烈的表面吸附，而这类化合物不仅对水的亲和力小，而且对碳氢化合物的亲和力也较小，因此形成了既憎水又憎油的特性，使其可应用于不同场合。 1.3含氟表面活性剂的分类 与普通表面活性剂类似，含氟表面活性剂依其结构可分为阴离子型、阳离子型、非离子型以及两性离子型4种类型[4]。 阴离子含氟表面活性剂在溶液中解离后，根据解离出的阴离子结构不同，又可分为羧酸盐型(RfC00-M+)、磺酸盐型(Rfs03-M+)、硫酸酯盐型(RfOS03-M+)和磷酸酯盐型(RfOP (0)02-2M+2)等几大类。其中R为氟碳疏水基，M+为无机或有机反离子。有些阴离子含氟表面活性剂含有非离子的聚氧乙烯基片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。 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，目前对这两类含氟表面活性剂的研究较多。其中季铵盐型阳离子含氟表面活性剂不受pH影响，在酸碱介质中均可使用，故其用途较为广泛。 但阳离子含氟表面活性剂对某些阴离子敏感，因而不宜与带负电的离子如阴离子表面活性剂或阴离子颜料混合使用。
含氟表面活性剂的应用
含氟表面活性剂及其应用 摘要 含氟表面活性剂是目前最受青睐的特种表面活性剂，相比于传统的碳氢表面活性剂，含氟表面活性剂的用量少，降低水溶液表面张力的作用强，同时可以跟其它表面活性剂起到很好的复配效果，可以应用于石油、消防、涂料、造纸等很多领域。
目录 1 表面活性剂 (1) 2 含氟表面活性剂的结构及性质 (1) 2.1 含氟表面活性剂 (1) 2.1.1 含氟表面活性剂的稳定性 (1) 2.1.2 含氟表面活性剂的溶解性 (1) 2.1.3 含氟表面活性剂的表面活性 (2) 2.1.4 含氟表面活性剂的水溶液在油面上的铺展 (2) 2.2 含氟表面活性剂类型 (2) 2.3 含氟表面活性剂的合成方法 (3) 2.4 含氟表面活性剂的应用 (3) 2.4.1 在石油领域的应用 (3) 2.4.2 在消防领域的应用 (4) 2.4.3 在涂料中的应用 (4) 2.4.4 在造纸业中的应用 (4) 2.4.5 在其他方面的应用 (4) 2.5 含氟聚合物的研究进展 (5) 3 展望 (8) 4 个人想法 (8) 参考文献 (9)
1 表面活性剂 所谓表面活性，是指溶剂的表面张力降低的性质，能显著降低（多数为水）表面张力或液-液界面张力的物质被称为表面活性剂。最近科学领域不断地在开拓，表面活性剂不仅运用于日常生活，还可以运用到国民经济关系到的很多方面，在这些领域里，表面活性剂有着神奇的效果，用量虽少，但对改进技术、提高质量、增产节约却收效显著，有“工业味精”之美誉。 我们把表面活性剂的疏水基只含有碳氢链（分子中可以含有Cl、Br、I、O、N、S等元素）的这种常用的表面活性剂称为碳氢表面活性剂。如果除含有以上元素外，分子中还含有F、Si、B等元素，则叫做特种表面活性剂。但随着科学技术的不断发展，一些结构特殊的表面活性剂的不断出现，形成了新型的特种表面活性剂，如含有Bola型、双子型、冠醚型等结构的表面活性剂。特种表面活性剂之所以受到如此关注，是因为它具有诸多普通表面活性剂所不能及的特殊性质。特别是含氟表面活性剂，它是近年来迅速发展的一类表面活性剂，是特种表面活性剂非常重要的一个品种，也是迄今为止表面活性最高的一种。 2 含氟表面活性剂的结构及性质 2.1 含氟表面活性剂 碳氧表面活性剂结构上的氧原子被氟原子部分或者全部替代被称为含氟表面活性剂。它具有高表面活性、高耐热稳定性、高化学稳定性、憎水性和憎油性的“三高”、“两憎”的独特性能，是20世纪最重要的化工产品之一，在许多特殊的领域中有着不可替代的作用。 2.1.1 含氟表面活性剂的稳定性 氟是自然界中电负性最高的元素，所以碳氟键的共价键具有离子键的性能，键能很高，可达415J/mol，又因为共价键合的氟原子的原子半径比氧原子大，可有效地将全氟化的键屏蔽保护，因此相比之下含氟表面活性剂具有良好的化学稳定性和热稳定性。例如，将全氟辛基磺酸在浓硝酸中反应温度加到170℃也没有被分解；同时与其他的过氧化氧或者联氨等反应时也没有发现异常。 2.1.2 含氟表面活性剂的溶解性 含氟表面活性剂在水溶液的溶解度完全取决于其极性基团和碳氟基的结构，其溶解度随着链长的增加而降低。例如甲烷在水中的溶解度是四氟甲烷的7倍。
表面活性剂习题与答案
第一章概述 1.表面活性剂的定义 在加入量很少时即能明显降低溶剂的表面张力，改变物系的界面状态，能够产生润湿、乳化、起泡、增溶及分散等一系列作用，从而达到实际应用的要求的一类物质。 2.表面活性剂的分类（按离子类型和亲水基的结构） 离子类型：a.非离子型表面活性剂 b.离子型表面活性剂（阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性 表面活性剂） 亲水基：羧酸盐型、磺酸酯盐型、磷酸酯盐型、胺盐型、季铵盐、鎓盐型、多羧基型、聚氧乙烯型 第二章表面活性剂的作用原理 表面活性、表面活性物质、表面活性剂？ 因溶质在表面发生吸附（正吸附）而使溶液表面张力降低的性质被称为表面活性，这类物质被称为表面活性物质。 表面活性剂：是一类表面活性物质，其在浓度极低时能明显降低溶液表面 张力的物质。 表面活性如何表征？ 假如ψ。是水或溶剂的表面张力，ψ为加入表面活性剂后溶液的表面张力，则表面（界面）张力降低值π可表现为π5ψ。2ψ，在稀水溶液中可以用表面张力降低值与溶液浓度的比值π/c来衡量溶质的表面活性。当物质的浓度c很小时，ψ-c略成直线，每增加一个–CH2，π/c增加为原来的3倍。 表面活性剂的两大性质是什么？如何解释？ 两大性质：降低表面张力和胶束的形成 降低表面张力：是由亲水、亲油基团相互作用、共同决定的性质，表面活性剂分子吸附于液体表面，用表面自由能低的分子覆盖了表面自由能高的溶剂分子，因此溶液的表面张力降低 胶束的形成：达到吸附饱和，表面活性剂的浓度再增加，其分子会在溶液内部采取另一种排列方式，即形成胶束。 什么是临界胶束浓度及其测定方法？ 开始形成胶束的最低浓度被称为临界胶束浓度（critical micelle concentration,简写为cmc）。 测量依据：表面张力、电导率等性质随着表面活性剂浓度的变化，上述性质发生突变的浓度。
表面活性剂作用机理
表面活性剂作用机理 表面活性剂具有湿润、乳化、去污、分散等作用，主要是因为： 1、表面活性剂能降低接触界面的表面张力 纯液体的表面张力在恒温下是定值，而溶液的表面张力则随溶液的组成不同而不同。通过实验人们发现，各种物质的水溶液的表面张力与浓度的关系主要有以下三种情况： 1、稍有上升，无机盐（氯化钠、硫酸钠）及多羟基有机物（蔗糖、甘露醇） 2、逐渐降低，低分子极性有机物（醇、醛、酮、脂、醚等） 3、低浓度时，显著降低，后变化不大（含有8个碳以上的碳氢链的羧酸盐、磺酸盐等） 通常把2、3类物质称为表面活性物质，而把第1类物质称为非表面活性物质。而第3类称为表面活性剂，即加入少量即能大幅降低溶液的表面张力，而随着浓度继续增大表面张力降低不再明显的物质。 表面活性剂能够降低溶液的表面张力主要是由其结构的特殊性决定的。它具有两性基团：亲水性基团和亲脂性基团，它能显著降低接触界面的表面张力，增加污染物特别是憎水性有机污染物在水相的溶解性。 2、表面活性剂能形成胶束 当表面活性剂达到一定浓度时，其单体急剧 聚集，形成球状、棒状或层状的“胶束”，该浓 度称为临界胶束浓度（critical micelle concentration,CMC），胶束是由水溶性基团包裹 憎水性基团核心构成的集合体，当胶束溶液达 到热力学稳定时可以形成微乳溶液。 根据“相似相容”原理，憎水性有机物有进 入与它极性相同胶束内部的趋势，因此将表面 活性剂达到或超过CMC时，污染物分配进入 胶束核心，大量胶束的形成，增加了污染物的溶解性，同时NAPLs从含水层介质上大量解析，溶解于表面活性剂胶束内，表面活性剂对NAPLs溶解性增加的程度可以由胶束——水分配系数和摩尔增溶比（MSR）来表示。
含氟表面活性剂的合成与性能
含氟表面活性剂的合成与性能学院：化学与材料工程学院班级：应化1001 学号：05011001
含氟表面活性剂的合成与性能 （江南大学化学与材料工程学院，江苏无锡214122） 摘要：含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用途。含氟表面活性剂主要以全氟烷基或全氟烯基或部份氟化了的烷基等作为疏水基部分，然后再按需要引入适当的连接基及亲水基团，根据亲水基团性质的不同分别合成阴离子型、阳离子型、非离子型及两性型等不同系列的含氟表面活性剂产品。另外，含氟表面活性剂具有“三高二憎”的特点，所谓“三高”是指高表面活性、高热稳定性和高化学惰性；所谓“二憎”(也称“双憎”)是指同时具有憎水性和憎油性。其已广泛应用于洗涤、消防、石油、纺织等多个领域。本文主要介绍了含氟表面活性剂的一些合成方法和性能。 关键词：含氟表面活性剂；三高二憎；合成；性能； Synthesis and Properties of fluorine-containing surfactant LI Yong-liang (College of Chemical and Material Engineering, Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122 ,China) Abstract: The fluorine-containing surfactant is the most important varieties of specialty surfactants, there are a lot of hydrocarbon surfactants irreplaceable purposes. This paper describes the fluorine-containing surfactant fluorinated alkyl perfluoroalkyl or perfluorinated alkenyl or in part as a hydrophobic moiety, and then need to introduce appropriate linking group and hydrophilic groups, according to the nature of the hydrophilic group of different synthetic anionic, cationic, nonionic and amphoteric type different series of fluorine-containing surface active agent product. In addition, the fluorine-containing surfactant has three sophomore hate "is characterized by the so-called" three high "refers to the high surface activity, high thermal stability and high chemical inertness; the so-called" hate "(also called" hate ") hydrophobic and oleophobicity. It has been widely used in washing, fire, oil, textile and other fields. This paper describes the fluorine-containing surfactant synthesis methods and performance. Keywords：Fluorinated surfactant; Three highways and two hated ways;
表面活性剂在涂料中的应用
表 面 活 性 剂 在 涂 料 中 的 应 用 班级：B08（2）班 姓名：李阳 学号：0825832026
表面活性剂在涂料中的应用 随着科学技术的进步，我们对表面活性剂的要求更高，使用条件更苛刻，传统类型的表面活性剂已经不能满足要求，合成新型高效的表面活性剂成为当前表面活性剂工业的主要任务。作为精细化工的主要分支，表面活性剂是指那些具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降的物质。传统意义上的特殊表面活性剂主要是指表面活性剂中能够提供高性能和特种功能的表面活性剂。 到目前为止，我国在特殊表面活性剂这方面的工作才刚刚起步，由于表面活性剂种类繁多，加上各种表面活性剂产品的存在形式又千变万化，对特殊表面活性剂并没有一个确切的界定标准。但根据表面活性剂在水溶液中呈现的离子性，特殊表面活性剂可以大致划分为阴离子型、阳离子型、两性离子型以及非离子型。今天，就来聊聊表面活性剂在涂料中的应用。 表面活性剂作为助剂已经成为涂料中不可缺少的重要组成部分，加入极少量就可以大幅提高涂料和涂膜的质量。表面活性剂可以在涂料加工过程中提高研磨效率，避免产生结皮，消除泡沫；在贮存过程中防止颜料凝聚和霉败；在施工过程中防止流挂；在涂膜过程中提高附着力；在成膜过程中增加光泽，防止浮色发花、缩孔；在应用过程中使涂层防霉、防污、防静电。涂料助剂应用水平的高低已成为衡量涂料质量好坏、科技含量高低的重要标志。传统型的表面活性剂通常具有一个亲水头基和疏水尾链，在涂料中已得到广泛应用。包括阴离子型表面活性剂，如脂肪酸、脂肪醇磺酸酯、烷基磺酸酯等；阳离子
表面活性剂，如脂肪胺的盐和季铵盐等；非离子表面活性剂，如脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚等；两性表面活性剂，如氨基酸和甜菜碱衍生物等；阴阳离子对型表面活性剂，如油基氨基油酸盐等。而传统类型的表面活性剂已经不能满足要求，新型表面活性剂在涂料中的应用也将进一步提高涂料的质量和性能，从分子结构的角度我来介绍几种新型的表面活性剂。 1.低聚表面活性剂 所谓低聚表面活性剂是将两个或两个以上的同一或几乎同一表面活性剂单体，在其亲水头基或靠近亲水头基附近用联接基团通过化学键将这些两亲成分联接在一起。作为一种新型表面活性剂，低聚表面活性剂可以帮助人们实现从分子水平上调控有序聚集体，所以成为国际胶体科学与相关领域的研究热点。近20年对它们的研究日益深入，对其基本的物理化学性质有了大致的了解，该类型表面活性剂通常具有极高的表面活性。目前已经合成的低聚表面活性剂有二聚体、三聚体和四聚体等，其中最引人注目的是二聚体，二聚表面活性剂最早被合成于1971年，后因其结构上的特点而被形象地命名为Gemini(英文是双子星之意)表面活性剂。Gemini表面活性剂的分子结构中有两个亲水基和两个亲油基，并通过联接基团连接起来。联接基团的存在，使得两个表面活性剂单体离子利用化学键紧密连接，其碳氢链间更容易产生强相互作用，既加强了碳氢链之间的疏水结合力，又减弱了离子头基间的排斥倾向。这就是Gemini表面活性剂和普通单链单头基表面活性剂相比较，一些性质更为优异的根本原因。
创新发展含氟表面活性剂
文献综述 -----创新发展含氟表面活性剂 吉林化工学院 化工与材料工程学院 化工0802班 常娥 2011年5月14日
创新发展含氟表面活性剂 摘要：含氟表面活性剂是20世纪最重要的化工产品之一。进入21世纪合氟表面活性剂向环保、高效、低成本方向发展。在2006年底欧盟通过限制PFOS销售指令之后，含氟表面活性剂必须创新发展。本文提出了研发C。替代物、含硅氟、含氧等杂原子的含氟表面活性剂，研究相关检测技术，积极整合优势资源以及研究复配增效技术应对建议。 Abstract: The fluorine-containing surfactant in the 20th century one of the most important chemical products. In the 21st century together surfactant to environmental protection, high efficiency, low-cost direction. The end of 2006 the EU Directive by restricting sales of PFOS, the fluorinated surfactant to innovation and development. In this paper, R & D C. Alternatives, silicon fluoride, oxygen and other heteroatoms fluorinated surfactant, research related to detection technology, and actively integrate advantageous resources and research synergistic technology deal recommendations. 关键词：含氟表面活性剂全氟辛酸氟烃基改性硅油含氟有机硅拒水拒油氨基硅油发展趋势 Key words: fluorine-containing surfactant perfluorooctanoic acid fluoride silicone fluorinated alkyl modified silicone oil water and oil repellent silicone oil trends 含氟表面活性剂具有高表面活性、高耐热稳定性、高化学稳定性、憎水性和憎油性的“三高”、“两憎”的独特性能，是20世纪最重要的化工产品之一，在许多特殊的领域中有着不可替代的作用。 用含氟表面活性剂对纸张、织物进行防水防油整理开始于20世纪50年代。经含氟化合物防水防油处理的纸张对许多液体的渗透有抵抗能力，而不会改变纸张及纸板的孔隙度、柔韧性、透气性、外观以及湿强度，这些优点是其它隔离涂布技术所不能够达到的[1]。 1 含氟表面活性剂的发展历程简述 1．1 国外含氟表面活性剂的发展 电解氟化法制备含氟表面活性剂是3M公司最早应用于工业化生产的。l950年，美国杜邦公司公布以四氟乙烯乳液为原料制备含氟表面活性剂的发明专利技术。l952年美国3M公司研制了以全氟羧酸铬的络合物为主要成分的含氟表面活性剂，1956年又研制出商品名为Scotchguard的防水、防油、防污的含氟丙烯酸酯类整理剂，20世纪60年代向西欧、日本出口。英国ICI公司在20世纪60年代中后期开发了以四氟乙烯齐聚体为防水防油基的含氟表面活性剂。20世纪7
表面活性剂
表面活性剂的定义：表面活性剂是指某些有机化合物,它们不仅溶于水或其他有机溶剂，同时又能在相界面上定向并改变界面的性质。 表面活性剂一般是低分子量分散剂。表面活性剂分子具有改性作用，特别是降低颜料和树脂溶液间的界面张力。 表面活性剂的原理表面活性剂的应用取决于它们在界面上以及溶液中的各种性质。 表面和界面现象两相接触的部分为面接触，三相接触的部分是一条线，四相或四相以上的多相接触则是点接触。 占主导地位的是液相与其他面之间的接触例如：液--气液--液--气液--液--固--气液--固--固 表面活性剂的特点;双亲媒性结构化学结构上看同时具有亲油性的碳氢键的亲水性的官能团。 溶解度至少溶于液相的某一相。 界面吸附平衡时，表面活性剂溶质在界面上的浓度大于溶液内部的浓度。 界面定向排列界面上的分子能定性排成单分子膜覆盖于界面上(在界面上排成电子层）形成胶束当浓度达到一定时，分子会聚集而形成胶束。这种浓度的极限值称为临界胶束浓度（简称CMC) 表面活性剂的分类 按分子机构带电的特征首先分为阴离子型阳离子型非离子型和两性表面活性剂。 阴离子型亲水基带负电。这类最重要的是直链烷基苯磺酸。 阳离子型在水中能解离出带正电的亲水性原子团。 非离子型在水中无带电的集团。 两性表面活性剂在水中同时具有可溶于水的正电荷负电性基团 表面活性剂的缺点 根据其化学结构(如：低的分子量)和静电稳定理论，表面活性剂有以下缺陷： ·水敏感性：表面活性剂通常使最终涂层产生水敏感性，不适于室外应用。 ·易产生泡沫：许多表面改性剂会产生泡沫，在涂层上产生缺陷(如鱼眼、凹坑)。如果泡沫在研磨进程出现，则导致生产能力的下降。 ·干扰涂层间的粘接。 经过多年发展，特殊的表面活性剂得到改进，使涂层缺陷最大程度地降低，并且某些还能使涂层具有一些别的优点，如消泡/抗腐蚀能力或使基材难以润湿 来源 阴离子表面活性剂 1、肥皂类 系高级脂肪酸的盐，通式: (RCOOˉ)n M。脂肪酸烃R一般为11~17个碳的长链，常见有硬脂酸、油酸、月桂酸。根据M代表的物质不同，又可分为碱金属皂、碱土金属皂和有机胺皂。它们均有良好的乳化性能和分散油的能力。但易被破坏，碱金属皂还可被钙、镁盐破坏，电解质亦可使之盐析。 碱金属皂：O/W 碱土金属皂：W/O 有机胺皂：三乙醇胺皂
碳氟表面活性剂
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