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含氟高分子表面活性剂的研究

含氟高分子表面活性剂的研究
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含氟高分子表面活性剂的研究

摘要含氟表面活性剂是迄今为止表面活性最高的一种表面活性剂,按亲水基的结构可以分为阴离子、阳离子、两性离子及非离子型四种。其最重要的应用是基于含氟聚合物的低表面能,在乳化、絮凝、涂料及工业中的多种添加剂中均有广泛应用。随着研究的不断深入,含氟高分子表面活性剂的创新与研究有着广阔的发展前景。

关键词表面活性剂含氟高分子

1 含氟高分子表面活性剂概述

表面活性剂是指那些加入少量就能显著降低溶液表面张力,改变体系界面状态的物质[1]。表面活性剂分子具有特殊的两亲性结构,即其分子结构由两部分组成,一部分为极性的亲水基,另一部分是非极性的疏水基。两种结构与性能相反的基团以化学键相连在一起,表面活性剂在表界面上吸附,降低了表面张力,改变了体系的表界面化学性质,从而使表面活性剂具有起泡、消泡、乳化、破乳、分散、絮凝、润湿、铺展、渗透、润滑、抗静电以及杀菌等功能。

表面活性剂的种类很多,按亲水基的不同,可分为阳离子型、阴离子型、两性离子型和非离子型。此外,还有特殊类型的表面活性剂如含硅含氟、含硼、含磷表面活性剂、双子型、Bola 型、冠醚型等结构的表面活性剂等。

含氟表面活性剂是指碳氢链中的氢原子全部或部分被氟原子取代,所形成的具有氟碳链(R)憎水基的表面活性剂[2]。而含氟高分子表面活性剂主要是碳氢链疏水基团中的氢部分或全部为氟原子所取代的高分子表面活性剂。

与传统表面活性剂相比,其氟原子电负性大直径小,C-F键能高、键长短,能将C-F键屏蔽起来,使其保持高度的稳定性,因而使氟碳表面活性剂具有“三高”(高表面

活性、高耐热性、高化学稳定性)、“二憎”(憎水、憎油)的特性,应用前景十分广阔[3]。

含氟表面活性剂是迄今为止表面活性最高的一种表面活性剂,一般的表面活性剂可将水的表面张力降低到27mN/ m左右,而氟碳表面活性剂在极低浓度(普通烃类表面活性剂的1/10 到1/100)就可使水的表面张力达20mN/m以下,甚至到14mN/m左右[4]。

含氟表面活性剂的合成一般分为3步:首先合成6-10个碳原子的碳氟化合物,然后制成易引进各种亲水基团的氟碳中间体,最后引入各种亲水基团得到氟碳表面活性剂,其中全氟烷基和多氟烷基的合成是关键。目前高氟烷基的生产方法主要有电解氟化法、氟烯烃调聚法和氟烯烃齐聚法[5]。

与低分子表面活性剂相比, 高分子表面活性剂具有溶液黏度高、成膜性好的优点[6], 是一类在石油开采和涂料工业中有着巨大应用前景的聚合物材料, 已成为化学、化工、石油、医学、材料、生命科学等相互交叉学科研究的对象。

含氟高分子表面活性剂最重要的应用是基于含氟聚合物的低表面能。含氟聚合物

作用的机理就是在底材的外表面形成一层薄膜,使底材表面的表面张力显著降低,小

于一般的液体,从而表现憎水、憎油和防污的功能。含氟聚合物既在大气中有良好的

防污效果,一旦被沾污后,洗净又较容易。

2 含氟高分子表面活性剂的分类

含氟高分子表面活性剂按亲水基的结构可以分为阴离子、阳离子、两性离子及非

离子型四种[7],与具有相同亲水基的烃系相比,其所产生的一系列特性主要取决于全氟烷基。非离子型是含氟高分子表面活性剂最主要的一种。

2.1 阴离子含氟高分子表面活性剂

根据阴离子的不同,可分为羧酸盐型(R f-COO—M+)、磺酸盐型(R f-SO3—M+)、硫酸

酯盐型(R f-OSO3—M+) 和磷酸酯盐型[R f-OP(O)O22—M2+]等几大类,其典型结构见图1。R f 为氟碳疏水基(也可为疏油基),M+为无机或有机阳离子[8]。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。氟碳非极性基团可以是全氟的氟碳烷基或部分含氟烷基。

图1 低分子的羧酸盐型(Rf-COO—M+)、磺酸盐型(Rf-SO3—M+)、硫酸酯盐型(Rf-OSO3—M+)

和磷酸酯盐型[Rf-OP(O)O22—M2+]的典型结构

对于含氟高分子表面活性剂,其结构则要较之更为庞大复杂。研究人员以甲基丙

烯酸三氟乙酯(TFEMA)、丙烯酸(AA)、氯丙烯(AA)、丙烯酰胺(AM)为原料,采用液

相共聚法合成了具有C- Cl键反应性结构的含氟共聚高分子表面活性剂[9]。

该实验共制得了两种共聚物,分别为TFEMA-AA-AC与TFEMA-AM-AC含氟共聚物表面活性剂,都具有阴离子表面活性剂的特性。其实验采用吊环法,测定在25o C 时,合成的含氟共聚物表面活性剂水溶液表面张力随质量浓度的变化情况,如图2所示。由图 2可知,随合成的高分子表面活性剂质量浓度增加,溶液表面张力下降,下降幅度虽比低分子表面活性剂缓慢,但仍较明显。1号(TFEMA-AA-AC)表面活性剂质量浓度达到7.0×10-3g /L后,水溶液表面张力变化不大,趋于平稳;2号(TFEMA-AM-AC)表面活性剂质量浓度达到 5.0×10-3g /L的时候,出现这一趋势。这一过程的变化趋势与低分子表面活性剂类似,但也显示出其降低表面张力能力不如后者。

图2 合成的含氟共聚物表面活性剂水溶液表面张力随质量浓度的变化情况

1#为TFEMA-AA-AC,2#为TFEMA-AM-AC

实验表明,TFEMA-AA-AC与 TFEMA-AM-AC共聚物的最低表面张力分别为 46.4 mN/m、43.8 mN/m,临界胶束浓度分别为7.0×10-3g /L、5.0×10-3g /L;特性黏度分别为0.627 2 L/g 、0.6112 L /g 。

2.2 阳离子含氟高分子表面活性剂

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,其结构图见图3。其中季铵盐型因其不受 pH 影响,用途最广,可在酸、碱介质中使用。阳离子含氟表面活性剂的主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子颜料混合使用[10]。

图3 低分子阳离子含氟表面活性剂的典型结构

从结构上看,阳离子表面活性剂中的亲水基团既可以是季铵离子或吡啶阳离子,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磺酰基等基团。

2.3 两性含氟高分子表面活性剂

两性含氟表面活性剂亲水基部分同时含有碱性阳离子和酸性阴离子。阳离子可以是胺基阳离子,也可以是季铵、吡啶阳离子,阴离子多是羧酸基、磺酸基或硫酸酯基。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+、Mg2+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,又可被带负电荷的表面吸附。因此两性含氟表面活性剂的应用非常广泛,可以做高效泡沫灭火剂中的泡沫稳定剂,用在碳氢化合物的固体或液体表面作润湿剂分散剂,还可作为含氟烯烃乳液聚合的乳化剂等[11]。

研究人员以甲基丙烯酸三氟乙酯 ( TFEMA)、丙烯酸 (AA)、氯丙烯 (AC)、三甲胺( TMA)为原料,合成了一种高分子两性含氟表面活性剂[12]。

实验采用滴重法测定在 25o C时,合成的高分子两性含氟表面活性剂水溶液表面张力随质量浓度的变化情况,如图4所示。由图4可知,随合成的含氟表面活性剂质量浓度增加,溶液的表面张力下降,下降幅度虽比低分子表面活性剂要缓慢,但也较明显。高分子两性含氟表面活性剂质量浓度达到0.04g/L后,水溶液表面张力变化不大,趋于平稳。

图4 高分子两性含氟表面活性剂水溶液表面张力随质量浓度的变化情况

2.4 非离子含氟高分子表面活性剂

合成的高分子两性含氟表面活性剂等电点在pH 4.5-7.5,临界胶束浓度为 4.0×10-2g/L,最低表面张力为59.1 mN/m。高分子两性含氟表面活性剂含强碱性N原子,pH对表面活性剂的临界胶束浓度有一定影响,但对泡沫性能影响不大。

对于非离子型含氟高分子表面活性剂,目前主要是聚乙二醇型,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)在酸或碱催化剂参与下,与环氧乙烷加成制得。根据使用介质的不同,可作为水溶液中使用型(含有亲水基)、碳氢非极性溶剂中使用型(含有亲油基)、含硅特种离子氟表面活性剂等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,使用效果颇佳。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剂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节,效果良好。非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,因而广泛应用于工业生产中。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用。

研究人员以甲苯-2,4-二异氰酸酯(2,4-TDI)、2-甲氧基-3-全氟壬烯氧基丙醇和聚乙二醇(PEG)等为主要原料,通过分布缩合得到一种非离子型含氟聚氨酯表面活性剂[13],对该表面活性剂在水相中的表面活性进行了测试,所制得的非离子型含氟聚氨酯表面活性剂(FPU-1)的相对分子质量为1310,其临界胶束浓度约为9.54×10-5mol/L,水溶液的最低表面张力为0.88mN/m。

3 含氟高分子表面活性剂的应用

3.1 泡沫灭火剂添加剂

这是含氟表面活性剂的一大用途在普通蛋白泡沫灭火剂中添加0.02%阴离子含氟表面活性剂[14],由于低的表面张力,使蛋白泡沫能很好地在烃类燃料液面上展开,显著地提高了灭火能力。另一种灭火剂是水膜泡沫灭火剂,加入含氟表面活性剂后,可在烃类燃料表面迅速形成一层水膜,抑制油汽化,控制火焰。

3.2 电镀铬雾抑制剂

在电镀工艺中,阴极和阳极上都有气体逸出,它和铬酸微粒一起形成有害的铬酸雾,既污染了环境,危害健康,又使原料浪费若添加普通表面活性剂,所形成抑制铬雾的泡沫会由于铬酸的强氧化性而遭破坏若添加含氟表面活性剂,就不存在这个问题,由于其良好的化学稳定性而能奏效[15] 。

3.3 抗静电剂

在使用一些高分子聚合物材料(如橡胶、塑料、聚氨酯等)或对它们进行深加工时,因摩擦而产生的静电难以自行消除,这样不仅会造成触电现象,也很容易导致火灾或爆炸事故。如果选用相应的含氟表面活性剂作为抗静电剂,利用它所特有的性能,使其在塑料、橡胶等物体的表面形成摩擦系数很低的全氟烃基链的定向排列层,会大大减少摩擦过程中所产生的静电现象。在塑料薄膜的加工过程中 ,因静电作用时常

造成薄膜间的粘连、吸附现象,给加工过程造成一定的难度,此时可在塑料膜的制备过程中加入一定量的含氟表面活性剂,能减缓以上不良现象的发生。另有研究表明,感光胶片的生产过程中,选用非离子型的氟碳表面活性剂作为抗静电剂,混溶于某些溶液内涂在胶片的片基上,可避免胶片生产过程中因片基的高速转动摩擦而产生静电火花的可能,保证了胶片生产过程中的质量。

3.5 燃料添加剂[16]

石油裂解气中的 C3-C5烃类作为燃料已广泛应用于工业及民用燃气,但有时会出现钢瓶内的燃料难气化,使用时出气量较小等问题,给使用带来不便。如果在液化混合气内添加适量的氟碳表面活性剂,能使钢瓶内的混和气体得到充分的使用,这是一般的碳氢表面活性剂无法做到的。含氟表面活性剂还可以使汽油类燃料的燃烧效率提高约15%,既节省了油料,又改善了发动机工作特性,降低了尾气的烟雾排放量,并且能减少喷油咀的积炭现象,延长机械的使用寿命。

3.6 其他

此外,还广泛应用于碱性电池缓蚀剂、钻井油田、织物防水防油、清洗剂添加剂、涂饰、皮革添加剂、脱模添加剂等各个方面。

与同类小分子表面活性剂相比,含氟高分子表面活性剂在起泡力、渗透力和降低界面张力方面比较差,但是在分散和絮凝力方面作用较强,而且毒性比较小,多用在乳化和絮凝等方面。含氟高分子表面活性剂在成膜性能方面比小分子表面活性剂好得多,而且其最重要的应用领域是制备具有选择性透过功能的乳化型液体膜和多种非线性电子器件等。由于这种由两亲高分子形成的膜材料分子排列有序,亲水区域和疏水区域界限分明,所以由这种膜制成的许多器件可以表现出极为特殊的性质。利用高分子表面活性剂形成膜和微胶囊的良好稳定性,也可以用于制备缓释药物和环境污染治理[17]。

由于氢原子部分或全部被氟原子取代,含氟单体具有较低的表面自由能,表现出憎水憎油性,普通的表面活性剂难以将其乳化。含氟高分子表面活性剂包含着与含氟单体结构相似的含氟单元,兼有高分子的增黏性和低分子的表面活性,具有卓越的分散性优异的乳化性和良好的稳泡性,可用于含氟单体的乳化 [18]。

随着含氟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,全球关注的焦点是全氟辛基磺酰化合物/ 全氟辛基磺酰化合物(PFOS/ PFOA)氟碳表面活性剂[19],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。这对于含氟高分子表面活性剂的研究与创新提出了挑战。

4 结语

含氟高分子表面活性剂的研究与应用历史并不长。随着人们对其不断的探索与开拓,对它的认识与了解必将更为深入,含氟高分子表面活性剂这一新产品、新技术的开发应用,呈现出广阔的前景。

参考文献

[1] 陈利民,徐榆,许文东,齐帆.氟硅表面活性剂研究简述[J].化工生产与技术,2010, 17(3):4-

7.

[2] 郭风,葛成利,张炉青,施强,张书香.含氟表面活性剂的研究进展[J].日用化学品科

学,2009,32(2):25-30.

[3] 王翔,代加林,杨梦.高分子表面活性剂的发展及应用现状[J].塑料工业,2007, 35:22-25.

[4] Ma X C, Cao Y F, et al. Negative Ionic Fluorocarbon Polymeric Surfactant J]. Dalian

Institute of Light Industry ,1997,16(1):6.

[5] 田秋平,高献英 ,李中华.氟碳表面活性剂的应用研究进展[J].化工技术与开发,

2007,36(11):34-37.

[6] Fenoll L G, Penalver M J, Rodriguez-Lopez J N, et al. Tyrosinase kinetics Discrimination

between two models to explain the oxidation mechanism of monophenol and diphenol substrates[J]. The International J of Biochem istry& Biology, 2004, 36: 235- 246.

[7] 曾毓华.氟碳表面活性剂 [M]. 北京:化学工业出版社,2001,8-24.

[8] ]王正平,陈兴鹃,李佳.氟表面活性剂的制备及应用[J].化学工程师,2004(1):57- 59.

[9] 蒋银峰,陈洪龄.一类含氟共聚物表面活性剂的制备与性能[J].日用化学工业,

2008,38(3):147-150.

[10] 山边正显,松尾仁.含氟材料的研究开发[M].上海:华东理工大学出版社,2003, 142-

158.

[11] 李俊国,张光华,张安平.氟表面活性剂[J].纸和造纸,2004,(1):41-43.

[12] 蒋银峰,陈洪龄,顾亚丽.一种高分子两性含氟表面活性剂的合成及其溶液性质[J].日

用化学工业,2008,38(5):282-288.

[13] 梅中杰,史鸿鑫,项菊萍,武宏科,陈立军.一种非离子型含氟聚氨酯表面活性剂的合成

及性能.全国第 16 届有机和精细化工中间体学术交流会,成都,2010.

[14] 牟建海,姜标,解得良.氟表面活性剂在石油和消防领域的应用[J].化工科技市

场,2003,26 (2):5.

[15] 朱嘉丽.氟表面活性剂在电镀行业的应用[J].化工新型材料,2003,31(1):46-47.

[16] 冯玉军,陈权.表面活性剂在油气开采和集输中的应用及前景[J].日用化学品科

学,2007,30(5):23-26.

[17] Gao J Z, Wang X M, Wei Y X. Synthesis and characterization of a novel fluorine-

containing polymer emulsion with core / shell structure[J]. Journal of Fluorine

Chemistry,2006,127(2):282-286.

[18] Sato T, Hirohata S, Fujimoto T, et al. Synthesis and radical polymerization of N, N-

diethyl-fluoroacrylamide[J].European Polymer Journal,2001,37(2):275-280. [19] Vecitis CD , Park H,Cheng J, Mader BT, Hoffmann MR, Michael R. Kinetics and

mechanism of the sonolytic conversion of the aqueous perfluorinated surfactants, perfluorooctanoate(PFOA), and perfluorooctane sulfonate(PFOS)into inorganic

products[J]. JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A,2008,112(18): 4261-4270.

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 +

表面活性剂最新研究进展

表面活性剂最新研究进展 人类的日常生活,各类生产活动,多种科学和技术的进步对表面活性剂品种和性能提出越来越高的要求,促使表面活性剂科学不断发展,迄今方兴未艾,表面活性剂已经深入到生命起源以及膜材料、纳米材料、对映体选择性的反应等各个领域中,设计新的有特殊用途和应用价值的表面活性分子仍不断受到人们的关注。新的功能型表面活型剂与附加的官能基团的性质和位置有密切关系, 对传统的表面活性剂分子结构的修饰会导致其结构形态有很大的变化,近几年国内外的相关研究单位在表面活性剂领域的最新研究进展主要有以下方面。 一、高分子表面活性剂 高分子表面活性剂的合成成为近年来表面活性剂合成研究的热点课题之一。高分子表面活性剂是相对一般常言的低相对分子质量表面活性剂而讲的,通常指相对分子质量大于1000且具有表面活性功能的高分子化合物。它像低分子表面活性剂一样,由亲水部分和疏水部分组成。高分子表面活性剂具有分散、凝聚、乳化、稳定泡沫、保护胶体、增溶等性质,广泛应用作胶凝剂、减阻剂、增黏剂、絮凝剂、分散剂、乳化剂、破乳剂、增溶剂、保湿剂、抗静电剂、纸张增强剂等。因此,高分子表面活性剂近年来发展迅速,目前已成为表面活性剂的重要发展方向之一。 高分子表面活性剂可根据在水中电离后亲水基所带电荷分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型四类高分子表面活性剂。如阴离子型的高分子表面活性剂有聚(甲基)丙烯酸(钠)、羧甲基纤维素(钠)、缩合萘磺酸盐、木质素磺酸盐、缩合烷基苯醚硫酸酯等。两性离子型的高分子表面活性剂有丙烯酸乙烯基吡啶共聚物、丙烯酸-阳离子丙烯酸酯共聚物、两性聚丙烯酰胺等。非离子型的高分子表面活性剂有羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯类共聚物等。阳离子型的高分子表面活性剂有聚烯烃基氯化铵阳离子表面活性剂、亚乙基多胺与表氯醇共聚季铵盐、淀粉或纤维素高取代度季铵盐、多聚季铵盐、聚多羧基季铵盐等。 开发低廉、无毒、无污染和一剂多效的高分子表面活性剂将是今后高分子表面

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。

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生物表面活性剂和高分子表面活性剂 摘要:表面活性剂是由两种截然不同的粒子形成的分子,一种粒子具有极强的亲油性,另一种则具有极强的亲水性。溶解于水中以后,表面活性剂能降低水的表面张力,并提高有机化合物的可溶性。本文将就生物表面活性剂和高分子表面活性剂进行具体介绍,并且列举了部分它们在社会中的应用以及它们存在的问题和发展前景进行了简单的介绍。 关键词:表面活性剂;生物表面活性剂;高分子表面活性剂 Biological surfactant and polymer surfactant Abstract:Surfactant is composed of two distinct particles, a kind of particle has extremely strong lipophilicity, the other with strong hydrophilic. Dissolved in water, surfactants can reduce the surface tension of the water, and increase of soluble organic compounds. This article will discuss biosurfactant and polymeric surfactants are detailed introduction, and lists the part of their application in society and their existing problems and development prospects were simply introduced. Keyword:The surfactant; Biosurfactant; Polymer surfactant

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

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。

杜邦在中国开设含氟聚合物生产工厂_郭智臣

参考文献 [1]美研究人员称煤基燃料将成为新型航空替代燃料[J]. 东北电力技术, 2004(6): 10. [2]Harold Schobert, Bruce Beaver, Leslie Rudnick, et al. Progresstoward development of coal-based JP-900 jet fule[J]. Prepr Pap-Am Chem Soc, Div Pet Chem, 2004, 49(4): 493-497.[3]Harold H Schobert, Mark W Badger, Robert J Santoro.Progress toward coal-based JP-900[J]. Petroleum ChemistryDivision Preprints, 2002, 47(3): 192-194. [4]钱伯章. 发展煤基燃料是解决我国能源安全问题的重要途径[J]. 煤炭加工与综合利用, 2004(5): 35-38. [5]冯元琦. “十五”期间用煤节油的能源政策[J]. 小氮肥设计技术, 2002, 23(4): 1.[6]Suchada Butnark, Leslie Rudnick. Thermally stable coal-based jet fule: Chemical composition, thermal stability,physical properties and their relationships[J]. Prepr Pap-Am Chem Soc, Div Pet Chem, 2004, 49(2): 145-146. [7]李向东, 陈立峰, 胡建强. 煤衍生抗氧氢授体提高喷气燃料热稳定性的研究[J]. 军用航油, 2006(3): 50. [8]谢克昌. 我国发展煤基醇醚燃料的几个问题[N]. 中国化工报, 2004-05-27. [9]谢克昌, 李忠. 煤基燃料的制备与应用[J].化工学报, 2004,55(9): 5-11. [10]晋军. 他们具备五大优势 ——国内首个煤基合成油项目落户潞安集团纪实[N]. 中国化工报, 2006-06-13. 化学推进剂与高分子材料 Chemical Propellants & Polymeric Materials · 26 · 2008年第6卷第2期 Development Trends of Coal-Based Jet Fuels LIU Jie, CAO Wen-jie, XUE Yan, WANG Shu-lei, HE Ze-chen (Research Institute of Aviation Oil, Beijing 100076, China) Abstract: The development trends of coal-based jet fuels in the United States are summarized, including its constitutes, productionprocess and properties. The study necessity, feasibility, capable means for the coal-based jet fuels in China are expounded.Key words: coal-based fuel; jet fuel; thermal stability; petroleum based fuel *************************************************************************************************************** BASF公司漕泾THF厂即将恢复生产BASF(巴斯夫)公司位于上海漕泾的四氢呋喃(THF)厂即将恢复生产。该厂现在装备了1套新的生产装置,除了使用丁烷外,也可用丁二醇(BDO)作原料生产四氢呋喃。THF主要用作生产聚四氢呋喃(PolyTHF)的原料。通过此举,BASF公司将大幅度提高为相邻的2005年第一季度投产的聚四氢呋喃厂提供本地工业原料的可靠性。另外,该公司还计划于2010年初实现同时生产用于市场销售的马来酸酐(MA)。 BASF集团中间体运营部门总裁Walter Gramlich博士说:“首先,我们可以从2009、2010年开始生产销售马来酸酐,从而在中国开发新的增长市场;其次,我们还可以选择最合适的原料,从而提高我们的竞争力;再者,我们在原料上获得的灵活性能将大幅度提高对聚四氢呋喃客户供货的安全性。”  Gramlich博士强调说;“在上海想实现聚四氢呋喃的本地化生产使我们成为中国及亚洲聚四氢呋喃客户的可靠合作伙伴。我们目前正与主要的氨纶生产商合作。我们的客户非常清楚,我们不仅提供高价值的产品,还提供全面的技术服务。为了迎合客户不断提高的要求,我们正在挖掘进一步扩大我们在亚太地区的聚四氢呋喃产能的潜力。”  BASF在全球范围内拥有一个称作“Verbund”的贴近客户的四氢呋喃和聚四氢呋喃生产网络。这个网络由位于韩国蔚山、上海漕泾以及德国路德维希港和美国路易斯安娜的生产厂组成。 聚四氢呋喃用于生产弹性纤维。这类纤维可用于加工运 动装、泳装、内衣和外衣等纺织品。除了在纺织领域的应用外,聚四氢呋喃还是生产热塑性聚氨酯(TPU)的重要中间体。四氢呋喃不仅用作聚四氢呋喃的前体,还可作为一种特殊溶剂用于医药生产领域。马来酸酐主要用于生产不饱和聚酯树脂,除此之外,它还有许多其他用途,包括用于加工水溶性聚合物和润滑剂 。 杜邦在中国开设含氟聚合物生产工厂一家新的杜邦含氟聚合物生产工厂已经在常熟投入运营。该工厂为全球客户生产聚四氟乙烯(PTFE)细粉和分散体,其重点放在亚太地区,这是该公司在中国建立一个更广泛的氟产品制造基地的战略计划中一个重要里程碑。 杜邦氟产品部门副总裁兼总经理Cynthia Green表示:“我们认为现在是在中国投资PTFE生产的大好时机,常熟工厂的开设支持了这一点。杜邦先进的优质PTFE产品已经在市场上建立了领先的地位,并正在为我们的全球客户带来好处。”PTFE产品一般面向汽车、服装、建筑、航空、化学品制造以及消费者和工业炊具等行业供应。 常熟工厂安装的商业生产设备运用了DuPont Echelon技术,这是第4家使用该技术的杜邦工厂,Echelon技术可以生产低全氟辛酸(铵)(PFOA)含量的含氟聚合物水分散体。其他运用了Echelon技术的杜邦工厂位于西弗吉尼亚的帕克斯伯格、荷兰的多德雷赫特以及日本的清水。通过Echelon技术的使用,杜邦已经让客户能够使用PFOA含量减少了至少97%的产品,这些客户所占销量超过了该公司含氟聚合物水分散体销量的90%。 (以上2条信息由郭智臣提供)

高分子表面活性剂在表面施胶中的应用

摘要:表面活性剂在造纸中有很大的应用,例如在制浆、湿部、脱墨、涂布加工等方面。本文主要综述了几种主要的高分子表面活性剂如:阳离子淀粉,AKD 专用高分子表面活性剂,壳聚糖,聚乙烯醇,羧甲基纤维素等在表面施胶中的应用。 关键词:造纸、高分子表面活性剂、表面施胶。 表面施胶也叫纸面施胶,纸页形成后在半干或干燥后的纸页或纸板的表面均匀涂上胶料。施胶剂分松香型和非松香型两大类,非松香型施胶剂主要用于表面施胶。常用的表面施胶剂含有疏水基和亲水基,因此广义地说都是表面活性剂。表面施胶剂主要有变性淀粉、聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素(CMC)和聚丙烯酰胺(PAM)等。可根据不同的需要选择不同的表面活性剂,如:提高抗水性,可用AKD、分散松香、石蜡、硬脂酸氯化铬、苯乙烯马来酸酐共聚物及其他合成树脂胶乳等;提高抗油性,可加入有机氟化合物,如全氟烷基丙烯酸酯共聚物,全氟辛酸铬配合物,全氟烷基磷酸盐等;增加防黏性,可加入有机硅树脂;改善印刷性能,主要用变性淀粉、CMC、PVA等[1];改进干湿强度,可加入PAM、变性淀粉等;改善印刷光泽度和印刷发色性,主要用CMC、海藻酸钠、甲基纤维素、氧化淀粉等。为了提高表面施胶效果,通常采用两种或几种表面活性剂共用的方法。 1. 淀粉是一种天然高分子化合物,它是一种重要的表面施胶剂和纸张增强剂。在造纸工业中,薯类淀粉使用效果较好。天然未改性的淀粉粘度较高,流动性差,容易凝聚,用水稀释后易沉淀,故在表面施胶中常用各种改性淀粉。改性淀粉在较高浓度时仍有较低的粘度,并保持良好的溶解性、粘着力和成膜性能。用于表面施胶的改性淀粉主要有氧化淀粉、阳离子淀粉、阳离子型磷酸酯淀粉、羟烷基淀粉、双醛淀粉、乙酸酯淀粉、酸解淀粉。以下主要介绍阳离子淀粉。 阳离子淀粉通常是指淀粉在一定条件下与阳离子试剂反应制得的产物,阳离子试剂主要有叔胺盐类和季铵盐类阳离子试剂。阳离子淀粉还可以通过淀粉与阳离子型乙烯基单体通过自由基共聚法制得。阳离子淀粉作为表面施胶液的固含量和取代度DS(Degree of Substitutio)是影响表面施胶性能的两个非常重要的因素。阳离子淀粉的品种很多,按取代度来分,主要有低取代度(DS<0.1)和高取代

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。

含氟聚合物加工助剂中大颗粒理论的开发应用研究

含氟聚合物加工助剂中大颗粒理论的开发应用研究 加工助剂通过在模具内表面上沉积一层含氟聚合物涂层,从而促进含氟聚合物与聚烯烃界面在熔融加工过程中的相对滑动。直到几年前,加工助剂的用户和生产商仍然认为,当聚烯烃主体树脂中的含氟聚合物颗粒非常小(直径约2微米)时,能得到最佳的涂覆速率和效率。2002年,DuPont Dow(杜邦陶氏)向这一论断发起挑战,开发出降低含氟聚合物分散率的加工助剂,从而为挤出模具提供更大的颗粒。 研究背景 含氟聚合物加工助剂(PPA)通常被加入高粘度聚烯烃中,以消除挤出过程中的表面熔融断裂。其它优点比如降低模具表面堆积、挤出压力以及凝胶形成等,也能通过使用PPA产生。但自从DuPont于1961年发明并于80年代早期将Viton?FreeFlowTM投放市场以来,消除熔融断裂一直是含氟聚合物加工助剂的主要性能优势。 一开始,人们认为含氟聚合物对通过模具的聚乙烯料流起润滑作用,从而将熔融断裂的产生延迟到更高的剪切速率。调查者后来证实,在消除熔融断裂的同时,还会发生含氟聚合物在模具表面的聚集,导致壁面滑动增强以及剪切应力的降低。在商业推向市场之后的几十年里,PPA的需求在LLDPE吹塑薄膜产量上升的推动下稳步增长。而对含氟聚合物润滑层如何在挤出模具内表面形成这一基础知识的了解则相对落后。许多业内的工作人员声称在流动的聚乙烯中有含氟聚合物液滴活跃地向模具表面迁移,但没有现成的证据证明这一迁移现象。关于什么样的力作用能引起含氟聚合物颗粒穿过高粘度聚合物熔流向模具表面移动,这个问题一直没有得到认真的考虑,即便是已经有实验表明在简单剪切流里液滴会从固定的表面迁移出去。相反地,80年代和90年代早期的学术研究者一般都把工作重心集中在关于熔融断裂起源的基础理论开发上。有两种学术思想流派并存:一种认为熔融断裂产生于模具内部,是聚合物滑动和/或壁面粘性滑动的结果;而另一种则断言熔融断裂产生于模具外部,是由速度分布重组引起挤出物表面断裂引起的。 由于业内基础理论的缺乏,大多数PPA在八、九十年代所取得的进步都是通过试凑法实验取得的。例如,PPA配方在这段时期内实现的较为有用的进展是发现了聚乙烯醇(PEG)可以替代含氟聚合物的部分组成,同时维持甚至提高PPA消除熔融断裂的效果。这一结论是当人们检查含氟弹性体与其它聚乙烯常用添加剂结合时对PPA性能起正作用还是负作用时,偶然发现含氟弹性体与PEG之间有着惊人的协同作用时得到的。虽然这种性价比较高的含PEG的PPA在90年代得到了广泛商业认同,对提高含氟聚合物使用有效性的假设却集中在PEG具有减少含氟聚合物对有时存在于聚乙烯中矿物添加剂的吸附作用的功能上。然而,含氟聚合物的吸附作用既不能解释为何PEG能在矿物填料存在情况下改进PPA的性能,也不能解释观察到的PEG 分子量依赖性。 然而,新千年带来了基础理论和含氟聚合物加工助剂技术两方面的空前进步。自2001年起,加工助剂领域的大多数基础问题得到了解答,而DuPont Performance Elastomers(杜邦高性能弹性体有限公司)也将新的理念融入了新推出的商业名为Z TechnologyTM的高级PPA中。本文总结了这一技术突飞猛进时期该领域所取得的进步,记载了Z TechnologyTM加工助剂获得高度市场认可的原因,并讨论了加工助剂领域的发展趋势和新发展。 含氟聚合物-聚乙烯分散体系 2001年,人们第一次直接观察到含氟聚合物PPA在模具表面现场形成涂层。同样的肉眼观察确认了PPA涂层导致模壁滑动速率增加,通过降低模具外聚合物速度分布的重组速率,将熔融断裂延迟到较高剪切速率下产生。这些结论更巩固了PPA必须在模具内表面形成涂层来消除熔融断裂的理论,并对熔融断裂在模具

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;

高分子表面活性剂及其应用

高分子表面活性剂就是指分子量达到某种程度以上(即分子量一般为103~106),又具有一定表面活性的物质[1-10]。从结构上可分为嵌段共聚物、接枝共聚物等。高分子表面活性剂若按离子类型划分,可分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型四大类;按来源划分,可分为天然高分子表面活性剂、天然改性高分子表面活性剂及合成高分子表面活性剂[11]。跟低分子表面活性剂相比,高分子表面活性别的主要特性[12]是:(1)具有较小的降低表面张力和界面张力的能力,大多数高分子表面活性剂不形成胶束;(2)具有较高的分子量,渗透力弱;(3)形成泡沫能力差,但所形成的泡沫都比较稳定;(4)乳化力好;(5)具有优良的分散力和凝聚力;(6)大多数高分子表面活性剂是低毒的。 最早使用的高分子表面活性剂有淀粉、纤维素及其衍生物等天然水溶性高分子化合物[13],它们虽然具有一定的乳化和分散能力,但由于这类高分子化合物具有较多的亲水性基团,故其表面活性较低。高分子表面活性剂的开发始于1950年。1951年,Ceresa合成了双亲嵌段聚合物-聚环氧乙烷聚环氧丙烷嵌段聚合物,将其应用于表面活性剂工业。同年Stauss合成了聚皂,1954年第一种商品化高分子表面活性剂问世[14],此后各种合成高分子表面活性剂相继开发并应用于各种领域。1954年美国Wyandotte公司发表了环氧乙烷和环氧丙烷嵌段共聚物Pluronic系列产品。此后,世界上很多国家开始了高分子表面活性剂的研究工作。1961年Strauss合成了名为聚皂的高分子表面活性剂[15-17]。随后,氧化乙烯、氧化丙烯嵌段井聚物[18]被作为非离子型表面活性剂实现了工业化生产。与常用的低分子表面活性剂相比降低表面张力的能力较差,成本偏高,始终未能占据表面活性剂领域的优势地位。近十余年来,由于能源工业(强化采油、燃油乳化、油/煤乳化)、涂料工业(无皂聚合、高浓度胶乳)、膜科学(仿生膜、LB膜)的需要,高分子表面活性剂有了新的进展,得到了性能良好的氧化乙烯-硅氧烷共聚物、乙烯亚胺共聚物、乙烯基醚共聚物、烷基酚-甲醛缩聚物-氧化乙烯共聚物等品种。 很长一段时间以来,在有关表面活性剂的专著中,仅将聚氧丙烯、聚氧乙烯共聚物归于高分子表面活性剂范畴,而其它聚合物未被列入。原因是其它水溶性聚合物不大能大幅度降低溶液的表面张力。但是,近代大量研究表明:这些高聚物在界面之上,特别在固-液界面上有强烈的吸附作用说明它们有极强的界面活性。因此,近十几年来,人们把通过界面吸阴而产生各种作用的一系列可溶性高分子,都作为高分子表面活性剂加以研究和开发。与低分子表面活性剂相比,高分子表面话性剂具有溶液粘度高,成膜性好的优点,是一类在石油开采和涂料工业中有着巨大应用前景的聚合物材料,在仿生膜中亦有着广泛的应用,目前已成为化学、化工、石油、医学、材料、生命科学等[19-20]相互交叉研究的对象。 1.2 高分子表面活性剂的特性功能[21-23] 1.2.1 表面张力 因为高分子表面活性剂的亲水链段和疏水链段在表面或界面间具有一定的取向性,所以具有降低表面张力和界面张力的能力,但往往比低分子表面活性差一些。 高分子表面活性剂降低表面张力的能力不如低分子表面活性剂,且表面活性随着分子量提高而急剧下降。 徐坚从表面活性的分子机理出发,分析了聚合物的化学结构、溶液分子形态与表面活性的关系,提出高分子表面活性剂形成完整的单分子和多分子胶束是导致其表面活性变差的最主要原因,遏制聚合物的疏水组分的缔合,将有效地提高其表面活性。 1.2.2 乳化分散功能 尽管分子量较高,有许多高分子表面活性别能够在分散相中形成胶束,并且具有CMC值,发挥乳化功能,由于具有两亲结构,其分子的一部分可吸附在粒子表面,其它部分则溶于作

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

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