含氟表面活性剂介绍
含氟表面活性剂介绍
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0.05%～0.%,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.%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(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Ｓｗ/ｏ>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。3Ｓ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。
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: 六氟环氧丙烷齐聚法得到2～6聚体产物: 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。如在上述分子中引入一个氧乙烯链节,当分子中ｎ=4时,可将其克拉夫特点降到0℃以下。当分子中ｎ=4和6时,一个氧乙烯链节可将其克拉夫特点分别降到26℃和73℃。虽然73℃的克拉夫特点仍使其难溶于水,但引入两个以上氧乙烯链可使其在常温下使用。与单链碳氟表面活性剂相比,此类双链碳氟表面活性剂的临界胶束浓度(ｃｍｃ)要低得多,预示其良好的应用前景。杂交型表面活性剂分子中同时含有一个碳氟链和一个碳氢链。此类含碳氟表面活性剂最早是由美国ＯＫｌａｈｏｍａ大学Ｗ.Ｇｕｏ等研制开发的。日本Ｍ.Ａｂｅ等近年来一直从事杂交型表面活性剂的研究,取得了很好的结果。杂交型表面活性剂具有很高的表面活性。一般来讲,虽然碳氟表面活性剂具有比碳氢表面活性剂更高地降低水溶液表面张力的能力,但由于碳氟链既憎水又憎油的“两憎”特性,其降低油/水界面张力的能力一般较差。而由于杂交型表面活性剂同一分子中同时含有一个碳氟链和一个碳氢链,它不仅具有很高的降低水溶液表面张力的能力,而且可大大降低油/水界面张力。如碳氟链具有4个ＣＦ2单元和碳氢链具有6个ＣＨ2单元的杂交型表面活性剂,其水溶液可在苯等液烃表面铺展。而欲使普通碳氟表面活性剂水溶液在油面上铺展,一般需加入碳氢表面活性剂降低油/水界面张力以满足铺展条件(一些特殊碳氟表面活性剂例外)。此外,杂交型表面活性剂能使氟聚醚油(ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄｐｏｌｙｅｔｈｅｒｏｉｌ),甚至两类完全不同的油的混合物(如一种氟聚醚油和一种饱和烃油)分散于水
中形成乳状液。而氟聚醚油以往一般只能溶解于氟里昂等氟溶剂中。由于氟里昂对臭氧层的破坏作用使氟聚醚油的应用受到极大限制。杂交型表面活性剂的这一特性为氟聚醚油的广泛使用开辟了良好的前景。相应地,可应用杂交型表面活性剂制备水基油漆,从而避免普通油漆中由于有机溶剂的使用对环境的污染及对操作人员健康的损害。近年来,含硅的碳氟表面活性剂正以其独特性能引起人们的关注。碳氟表面活性剂和硅表面活性剂都属于特种表面活性剂。含硅的碳氟表面活性剂可望具有碳氟表面活性剂和硅表面活性剂的优点。如含硅的碳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。含硅的碳氟表面活性剂也具有优异的润滑作用。也有研究表明,含硅的碳氟表面活性剂有很高的抗ＨＩＶ-1活性。
对于碳氟表面活性剂中碳氟链进行化学修饰以使其具有更多的特殊功能方面的工作也有了较大进展。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,以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样化。
综上所述,我国对于碳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,碳氟表面活性剂这一新产品、新技术的开发应用,将会呈现出广阔前景。
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
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。
特种阳离子表面活性剂1
几种特殊阳离子表面活性剂性能简介 1.聚氧乙烯基阳离子表面活性剂 该类表面活性剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚单季铵盐、烷基酚聚氧乙烯醚季铵盐、失水山梨醇单脂肪酸酯聚氧乙烯醚季铵盐。这些产品由于分子结构中含有氧乙烯基团（EO），降低了表面活性剂离子的电荷密度，从而能减弱阴离子和阳离子间的静电作用，并增大阴离子－阳离子复合物的亲水性，使得阴阳离子表面活性剂能够完全混溶而不产生沉淀，从而使阴阳混合体获得良好的应用可能性。 通常在人们的观念中阴阳离子表面活性剂无法进行混溶复配，一般阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂复配时由于强烈的静电作用使混合体系超过cmc 时即产生沉淀，甚至低于cmc时就会发生相分离，特别是等摩尔混配时，更易产生沉淀，而含有乙氧基团的季铵盐恰恰能解决这个问题，只要有足够的EO 基团，它几乎能和所有的阴离子表面活性剂相混溶、复配。 阴离子表面活性剂体系中由于这种相溶的特殊阳离子表面活性剂的添加，其性能会发生以下几种明显变化：①表面张力得以降低，加入极少量的阳离子表面活性剂就可以明显降低体系表面张力；②可显著降低临界胶束浓度cmc，且降低效率可高达104倍，这样就可产生强烈的协同效应；③显著增效效应，阳离子表面活性剂的添加可使去污力大大提高，使泡沫“寿命”延长，粘度增大，稳定性增加，润湿性得以提高，表面接触角减小，乳化力明显提高，乳化剂用量大幅减少。 由于添加的阳离子表面活性剂特别是双生、三生阳离子表面活性剂具有较好的抗静电、杀菌防霉、柔软防尘功效，因而可以开发出具有多种新功能的“专
利产品”，如洗护二合一的洗发香波、洗消二合一的餐具洗涤剂等。 该类阳离子表面活性剂由于可以直接加入到阴离子体系中，因此不需采用“包裹”技术，在配方设计和产品制造中非常方便，由于制备工艺相对复杂，过程不易控制，目前国内工业化产品为数尚不多，但在国外具有特殊功效的产品中已广泛采用，如“防尘柔软洗衣粉”。 2.双生和三生阳离子表面活性剂 双生和三生阳离子表面活性剂是Gemini表面活性剂中的一种，而Gemini 表面活性剂也以阳离子型为最多，所谓Gemini表面活性剂是指一个分子内含有两个亲水基（或多个），两个亲油基（或多个）的一类表面活性剂。该类表面活性剂具有以下性质：①与传统表面活性剂相比更易吸附在两相界面，其吸附能力是传统活性剂的10～10000倍，因而在降低表面张力、发泡、稳泡、乳化方面具有特佳的效率和能力；②具有较低的临界胶束浓度（cmc），其cmc仅为传统表面活性剂的1/10～1/100，这就意味着其刺激性小，并具有超强的增溶效果和成本优势；③具有更多紧密的胶团结构和双倍的电荷基头，当和其它表面活性剂复配时具有更为强烈的协同增效作用，特别是带有EO基团的双生或多生阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂相复配时，协同功效更加明显；④由于所带电荷的成倍增加，因而对电解质不敏感，复配性能优异；⑤该类阳离子表面活性剂具有比单生阳离子表面活性剂更强的杀菌能力；⑥具有更强的相转移催化能力（比CTAB要强许多）。 由于双生或多生阳离子表面活性剂具有的特殊性质（其稳定囊泡甚至可达数月）因而可被用作优良的润湿剂、增泡剂、稳泡剂、增稠剂、强力杀菌剂（杀菌力比1227、新洁尔高100倍），、乳液乳化剂、相转移催化剂（远远好于
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
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
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
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。
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。
表面活性剂化学练习题 2
表面活性剂试题 一、名词解释. 1. 表面活性剂 2. 临界胶束浓度 3. Krafft点 4. 浊点 5. 两性表面活性剂 6. 增溶力 7. 分散剂 8. 非离子表面活性剂 二、选择题.1.D 2.D 3.E 4.D 5.C 6.A 7.C 8.B 9.A 10.A 11.A 12.A 13.ABCD 14.C 15.ABC 16.B 17.A 18.A 1.对表面活性剂的叙述正确的是（ D ） A.非离子型的毒性大于离子型，两性型毒性最小 B.HLB值越小，亲水性越强 C.做乳化剂使用时，浓度应大于CMC D.做O/W型乳化剂使用，HLB值应大于8 2. 对表面活性剂的叙述正确的是（ D ） A.根据经验，表面活性剂的HLB值围限定在0-20之间 B.表面活性剂不能混合使用 C.聚氧乙烯基团的比值增加，亲水性降低 D.杀精避孕套中起杀精作用的主成分壬基酚聚氧乙烯醚可作洗涤剂 3.40%的Span -80(HLB 4.3)与60%吐温-80(HLB1 5.0)混合后的HLB值是 ( E ) A.4.3 B.6.42 C.8.56 D.9.65 E.10.72 4.等量的Span -80(HLB4.3)与吐温-80(HLB1 5.0)混合后的HLB值是（ D ） A.4.3 B.6.42 C.8.56 D.9.65 E.10.83 5.表面活性剂性质不包括（ C ）
A.亲水亲油平衡值 B.CMC值 C. 适宜的粘稠度 D. Krafft点 6. 下列说确的是（ D ） A. krafft点越低，该表面活性剂低温水溶性越好 B.非离子表面活性剂应该在浊点以上使用 C.疏水基为直链的比带支链的难于降解 D.含有芳香基的表面活性剂比仅含有脂肪基的表面活性剂易于降解，故洗衣粉中主成分为十二烷基苯磺酸钠 7. 下列说法不正确的是（ D ） A.胶束越大，对于增溶到胶束部的物质增溶量越大 B.乳状液类型通常有O/W,W/O,套圈型三种。 C. 阳离子表面活性剂不能做破乳剂 D. 玻璃器皿中易得到O/W型乳状液 8. 下列叙述不正确的是（ B ） A.聚乙烯醇，聚丙烯酰胺为高分子表面活性剂 B.非离子型表面活性剂的性能都优于离子型表面活性剂 C.离子型表面活性剂存在Krafft点，非离子表面活性剂存在浊点 D.一般分子量较大的表面活性剂洗涤、分散、乳化性能好，分子量小的润湿、渗透性能好 9.下列说法不正确的是（ C ） A.液体油污的去除主要是靠表面活性剂的增容作用而实现的 B.非离子表面活性剂不宜用于洗涤天然棉纤维 C.烷基苯磺酰二乙醇胺可做稳泡剂 D.纯十二烷基苯磺酸钠是很好的起泡剂 10.下列说确的是（ B ） A.餐具洗涤剂可以用来洗涤瓜、果、蔬菜、肉 B.洗发香波的主要成分为十八烷基苯磺酸钠及烷基酰醇胺
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。
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
表面活性剂简述
表面活性剂的结构功能及应用 一、前言： 表面活性剂事一类有机化合物，他们的结构特点使得这类化合物具有应用范围广、使用灵活、用量极少、性能优越的特点，因而被誉为“工业味精”，在显著改善界面物理化学性质、改进生产工艺、降低消耗和提高产品质量等方面都表现出其性能的优势。而事实上，进来研究表明，表面活性剂并不单单扮演着“工业味精”的功能。表面活性剂所形成的分子有序聚集体在各种过程如湿润、增溶、乳化、分散等中发挥着重要的作用，尤其是进入现代科技时代，表明活性剂在纳米材料的合成及性能优化、DNA及药物等医学领域、分子探针技术甚至生命科学、能有科学、信息科学等方面发挥着重要的作用，成为物理、化学、生物三大基础科学和许多技术部门共同关心的领域。作为一门新的学科分支，表面活性剂的原理、应用及其特殊功能早已成为各个领域学者的共同需要。 二、表面活性剂的定义： 从原则上讲，凡是能降低表面张力的物质都具有表面活性，然而表面活剂则是指能显著降低溶剂(一般为水)表面张力和液一液界面张力，并具有一定结构具有亲水亲油特性和特殊吸附性能的物质。 表面活性剂之所以能显著降低表面张力和 液一液界面张力，原因在于其具有两亲结构特 征，但并不是所有具有两亲结构的分子都是表面 活性剂。甲酸、乙酸、丙酸、丁酸都具有两亲结 构，但并不是表面活性剂，而只是具有表面活性 而已。只有疏水基足够大的两亲分子才显示表 面活性剂的特性。对于正构烷基来说，碳链长度 须在8个碳原子以上。如果疏水基过大，则溶解 度太小，应用受到限制。自从人们发现基于两亲 分子不溶膜的LB技术可作为分子组装的重要 手段以来，两亲分子不溶物也由此受到重视。多 数表面活性剂的疏水基呈长链状，人们常形象地把疏水基叫做“尾巴”，亲水叫做“头”。整个表面活性剂分子常以图1．1所示图形示意。 三、表面活性剂的分类： 从结构看，所有的表面活性剂都是由极性的亲水基和非极性的亲油基两部分组成。亲水基与水分子作用，使表面活性剂分子引入水；而亲油基与水分子相排斥，与非极性或弱极性溶剂分子作用，使表面活性剂分子引入油(溶剂)。表面活性剂分子的亲油基一般是由烃基构成的，而亲水基则由各种极性基团组成，种类繁多，因此，表面活性剂在性质上的差异，除与烃基的大小和形状有关外，主要与亲水基团的类型有关。亲水基团在种类和结构上的改变远比亲油基团的改变对表面活性剂性质的影响要大，所以，表面活性剂一般以亲水基团的结构为依据来分类。按亲水基是否带有电荷将表面活性剂分为离子型和非离子型两大类。离子
氟素表面活性剂在金属表面处理剂的应用
氟素表面活性剂在金属表面处理剂的应用 氟素表面活性剂在金属表面处理剂的应用xuchengstar氟素表面活性剂在金属表面处理剂的应用。 金属浸蚀剂、光亮处理剂及酸洗缓蚀剂 金属材料在加工前必须进行除锈、去除表面氧化层及污垢的工艺，常用的化学清理剂是硫酸、盐酸等无机酸，如在酸中加入表面活性剂可提高酸洗的效果。在酸洗液中加入少量氟表面活性剂，不仅去锈效果快，表面平整性好，而且对金属防酸蚀有一定的缓蚀保护作用，可以明显提高清洗效果，因此称不酸冼缓蚀剂。 在对金属表面进行浸蚀处理或光亮处理时，在处理剂中加入(0.01%)的两性离子型氟表面活性剂可改善金属表面的润湿情况，并有减少处理剂蒸发损失，缩短处理时间，提高处理后表面光洁度等作用。 在强酸强碱介质中，在通常的表面活性剂会失效的情况下使用氟表面活性剂做润湿剂会更有效，因为在这种条件下，它们的性能是稳定的。在金属蚀刻浴中加入少量的氟表面活性剂，能使刻蚀操作更顺利。在光刻工艺中，把氟表面活性剂加入光致抗蚀膜中可以改善基片的密着性，抗蚀膜变得容易剥离，可以得到更清晰的图形花纹。 在金属抛光剂中添加少量的氟表面活性剂，使镀镍-磷合金的铝磁盘，在抛光后，表面粗糙度为21，表面无划痕，凹坑、结节等缺陷。也可在宝石制品的表面增光处理液中添加氟素表面活性剂，增加光处理效果。 金属防腐抑制剂，防污处理剂
在金属后处理加工中进行表面处理可以减少金属被腐蚀，增强基防污能力。用氟素表面活性剂作金属防腐抑制剂，由于基在金属表面的定向吸附而抑制了酸对金属的腐蚀。在不锈钢、铝等处理剂中加入0.01%的氟素表面活性剂，就可以大大提高处理后的防腐蚀效果。 用含有氟表面活性剂的金属光洁处理剂对钢、不锈钢、铜、黄铜、铝等金属做光泽处理时，都可以得到均匀的汹涌表面，与末加氟表面活性剂的处理剂相比，可缩短浸泡时间，并增强抗污能力。 在金属防污处理剂中加入氟表面活性剂，可使金属表面有防水、防油、防污效果，如铝板在用含氟烷基磷酸酯的防污处理剂处理后，不仅防污，而且可使水在其表面减少80%的吸附量，用这样的处理过的飞机、汽车挡风玻璃，可以防止其表面在冬季结冰。 金属清洗剂 去除金属机械表面的油污，可以用汽油等成品油。但这种方法清洗，不仅浪费能源，而且毒性很大，易引起火灾和污染环境。 改用以表面活性剂为主要活性成份的水基化学清洗剂代替或部分代替油品和油基型清洗剂，这样不不仅能节约能源，减少对环境的污染，并能提高清洗效果，保护清洗人员免受化学物的侵害，降低劳动强度。国内外使用的水基化学清洗剂是以阴离子、非离子表面活性剂复配而成的，不仅清洗效果好，而且使用量较少。用于清洗机械的金属零件和精密零件的清洗剂应具有良好的润湿性、渗透性、乳化性、分散性等能力，对零件无腐蚀作用。在水基化学清洗剂中，加入少量氟表面活性剂与碳氢表面活性剂复配，则能起到去油污性能好，对金属不侵
表面活性剂以及氟系表面活性剂
表面活性剂以及氟系表面活性剂 摘要：当前，表界面化学在我们生活中越来越重要，扮演着一个不可或缺的角色。无论是身边的日常生活，还是各种工业生产，表界面无处不在。而在表界面化学中，表面活性剂是其重要的组成部分之一，在生活和生产中起到了非常大的作用。本文简单介绍了表面活性剂的概念，分类，应用。并就表面活性剂的其中一类——氟系表面活性剂，做一个综述性的介绍，以期对表面活性剂有一个初步的了解。 关键词：表界面表面活性剂氟系表面活性剂 Surfactants and Fluorocarbon Surfactants Abstract: Currently, chemistry of the surface of materials is playing an more and more important role in our lives. Surface of materials is ubiquitous not only in daily life but also in industrial production. In particular, surfactant is one of the most important part among the family of surface chemistry. It has great influence on the daily affairs and industry. This article has made a brief introduction of the concept,categories and applications of surfactants and a further introduction of fluorocarbon surfactants in the hope of offering a simple understand of the surfactants by this review. 先从一个故事讲起。美国曾经有一次登月行动因驱动火箭的液态燃料在一次断路周期后未能按原来计划执行第二次点火而遭失败。在排除了系统装置故障原因后，一位表面化学家提出，由于液体燃料在失重空间中，不能很好的润湿容器而导致二次点火失败。若改进燃料对容器的润湿性，呈现浸润状态，则可使燃料顺利进入油泵。可见，表面化学基本原理对登月计划的成败竟产生了如此举足轻重的影响。表面化学小至身边的肥皂洗涤剂，大致航天工程，可谓无处不在，时时刻刻都在发挥着它的作用。本文即对表界面化学中的重要的一块——表面活性剂作一个简单的综述介绍，并着重介绍一下近几年来发展起来的新型的表面活性剂——氟表面活性剂。 一．表面活性剂 1.表面活性剂的概念及分类 何为表面活性剂？表面活性剂，是指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。表面活性剂的分子结构具有两亲性的特点：一端为亲水基团，另一端为憎水基团；亲水基团常为极性的基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等；而憎水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。 表面活性剂由于具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列物理化学作用及相应的实际应用，成为一类灵活多样、用途广泛的精细化工产品。表面活性剂除了在日常生活中作为洗涤剂，其他应用几乎可以覆盖所有的精细化工领域。 表面活性剂分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂等。离子型表面活性剂可分为阴离子型，阳离子型以及两性离子表面活性剂。而非离子型的则有乙二醇型，多元醇型等种类。