含氟表面活性剂的研究进展及应用.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除含氟表面活性剂的研究进展及应用 摘 要：氟表面活性剂特殊的性能，使其在一些特殊甚至苛刻的环境起着其它表面活性剂无法替代的作用，显示出强大的生命力。近年来，含氟表面活性剂的研究引起人们极大的关注。含氟表面活性剂的应用研究逐渐成为表面活性剂行业的研究热点。本文就含氟表面活性剂的研究进展和应用进行论述。关键词：氟；表面；活性剂；进展；应用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憎水基的表面活性剂与传统的表面活性剂相比，含氟表面活性剂具有较高的表面活性（耐热稳定性、高化学稳定性及既憎水又憎油等优良特性），在各行各业的应用前景非常广阔随着表面活性剂在日常生活、工业生产及科技领域的作用和应用日益广泛，含氟表面活性剂的应用研究逐渐成为表面活性剂行业的研究热点1。1.含氟表面活性剂的研究进展按照亲水基团类型的不同，含氟表面活性剂可分为阴离子型、阳离子型、非离子型以及两性表面活性剂两种类型。1.1阴离子型含氟表面活性剂根据阴离子的不同，可分为羧酸盐型(Rf-COOM)、磺酸盐型(Rf-SO3-M+)、硫酸醋盐型(Rf-OS3-M+)和磷酸醋盐型(Rf-OP(O)O22-M2+)等几大类。其中Rf为氟碳疏水基（也可是疏油基），M为无机或有机阳离子2。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。1.2阳离子型含氟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，其中季铵盐型用途最广，因其不受pH影响，均可在酸、碱介质中使用3。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。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、酰胺基和磺酞基等基团，其中氟烃基大部分是有6-10个碳原子的直链烃基结构4。1.3两性含氟表面活性剂与两性表面活性剂相似，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、磺酸基或硫酸基5。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。1.4非离子型含氟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（汽油和苯等）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6。由于氟表面活性剂的独特性能，使它有着广泛的用途，特别是在一些特殊的应用领域，有着其它表面活性剂无法替代的作用。早期，它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、抗粘剂、防污剂等，广泛应用于消防、纺织、皮革、造纸、化工等各个领域7。20世纪70年代以来，许多国家在氟表面活性剂的研制、生产和应用开发方面作了大量的研究工作，取得了很大的进展。2.含氟表面活性剂在皮革工业中的应用随着氟表面活性剂工业的迅速发展，及在其它领域的不俗表现，其在皮革工业中的研究应用已引起人们的重视。2.1防水防油整理剂在含氟表面活性剂的诸多应用领域中，其用作防水防油剂的特殊性能显得格外突出。这主要是由于其中含有极性全氟碳链既憎水又憎油，因此可以用作性能优良的含氟防水防油剂8。应用于皮革工业，能够在皮革表面形成一层致密的氟化表面层，其极低的表面能使水或油难于亲和，从而使其处理后的皮革在具有防水防油性能的同时，皮革的天然质地保持不变，仍具有良好的透气性及柔软的手感等。2.2颜料助剂带有碳氢烷基的油溶性氟表面活性剂能提高颜料、涂料的分散性和载色体的均匀性，可防止颜料结块，并使颜色更加鲜艳。氟表面活性剂对颜、填料的分散和溶解性非常有效，并且有着较低的发泡性。2.3涂料助剂最近几年，随着人们环保意识的增强，碳氢化合物和硅化合物助剂的使用大受限制。因为大量的表面活性剂会给涂料的耐久性、耐水性、附着能力和带来不可弥补的负面影响。在一个环保的乳胶涂料中，氟表面活性剂作为助润湿剂以十万分之一为单位添加，以减低整体表面张力来平衡整个液、固相之间的张力的方式，优化碳氢化合物类分散剂、润湿剂及有机硅类消泡剂的效率。因此氟化合物即成为最可首选的产品9。氟表面活性剂有利于改善涂层间的粘合性，增强附着能力，在很低的浓度下能够改善许多涂料、清漆和胶粘剂的性能，如改善涂料的流平性而得到更均匀的涂膜，还可以对皮革伤残起很好的遮盖作用、增加皮革涂层的耐磨性。3.含氟表面活性剂在农药中的应用由上可知含氟表面活性剂的各项性能优异，但其在农药中的应用却极少，文献报道也不多。造成此种情况的主要原因是这种表面活性剂的价格高。故而，此类助剂在农药应用中的研究和开发不多10。然而，近年来含氟表面活性剂逐步在农药中应用。含氟表面活性剂在农药中的应用主要如下。3.1不透明液体剂型中使用农药剂型，无论是乳油还是水基性剂型，都需要使用表面活性剂。可是，表面活性剂的应用，也会带来某些不利的影响。例如在水基性剂型中加入表面活性剂，在降低表面张力的同时，也时常会使药剂在生产操作或田间使用（通过喷雾桶用水稀释混合）中产生较多的泡沫11。产生的泡沫给产品的灌装或田间使用带来诸多不便，还可降低药效。为了消除泡沫，在生产期间或者在灌装之前加入消泡剂十分必要。3.2透明液体剂型中使用在水基性制剂中，外观透明的水剂、可溶液剂、微乳剂和乳油中使用有机硅系消泡剂虽也能很好地消泡，但是它们的使用，有时也会使制剂外观受到损害，从而只能放弃使用12。若改用非硅系消泡剂去消泡，消泡效率太低，持久性差，效果很不理想。对此，亦可考虑采用含氟表面活性剂。3.3在水剂中应用而含氟表面活性剂作为消泡剂，基本上可以解决透明液体制剂中的泡沫问题，而又不会使水剂（透明的）外观受到损害。结 论氟表面活性剂作为特种表面活性剂，由于其奇特的性能，成为人们关注的焦点，同时随着环境污染问题的日益严重，表面活性剂的绿色化学也成为研究的前沿。含氟表面活性剂作为工业化产品的历史并不很长，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，其发展前景必然相当广阔。参考文献1 汪新，刘四运，特氟隆与含氟表面活性剂J，20052 曾毓华，氟碳表面活性剂M，北京：化学工业出版社，（2001）：8-243 黄维垣，中国有机氟化学研究M，上海：上海科学技术出版社，（1996）： 29-474 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，20045 袁世炬，邓振强，含氟表面活性剂结构、特性及应用J，湖北造纸，2001 6 梁治齐，宗惠娟，李金华.功能性表面活性剂M，北京：中国轻工业出版社，（2002）：159-171.7 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）：142-158.8 李俊国，张光华，张安平，氟表面活性剂J，纸和造纸，20049 梁治齐，陈溥，氟表面活性剂M，北京：中国轻工业出版社，（1998）：77-8210华乃震，提高农药产品效率的药效增强剂J，201011华乃震，林雨佳，用于农药的表面活性剂新进展M，江苏：江苏化工出版社，（2000）：28(4): 20-21.12肖进新，江洪，氟表面活性剂M，上海：明日用化学工业出版社，（2001）：24-27.课程设计（论文）成绩评定表姓 名刘楠楠专业班级化学（师范类）一班学 号201250533折合成绩考核指标 主要考核点等级分数论文