氟表面活性剂.ppt

1、氟表面活性剂，王艺洁00510022，2008.04.08，概述，第1部分。定义和分类第2部分。综合第三部分。物理和化学性质第4部分。碳氟化合物和碳氢化合物表面活性剂的混合第5部分。应用，第1部分。定义和分类，定义：烃链在其氢原子被氟原子部分或全部取代后称为碳氟链，它具有碳氟链疏水基团，目前没有统一的名称，文献中常用的名称：含氟表面活性剂不确切。多少钱，在哪里？全氟表面活性剂并不确切。大多数极性基团不含氟。氟化表面活性剂仅适用于电解氟化。氟碳表面活性剂可以反映其特点：氟碳链取代碳氢链。分类：烃类表面活性剂按极性基团分类，而氟碳表面活性剂具有相同的极性基团，因此根据极性基团结构的不同，其分类也分

2、为离子型和非离子型，离子型包括阳离子型、阴离子型和两性型。阴离子RFCOOH阳离子RFCH2CH 2N(CH3)2CH 2H 5I-两性RFN (CH3)2(CH2)nSO3-非离子CF3(CF2)nCH2O(CH2CH2O)mH，第2部分。合成、电化学氟化氟烯烃调聚和氟烯烃齐聚，由于疏水链是碳氟链，因此含氟表面活性剂和烃类表面活性剂的合成方法一般分为三步：首先合成含610个碳原子的碳氟化合物，然后制备易于引入各种亲水基团的含氟中间体，最后通过引入各种亲水基团制备各种表面活性剂。其中，含氟烷基的合成是制备氟碳表面活性剂的关键，最常用的合成方法主要有三种。1.长链氟烷基的合成，1.1电化学氟化方

3、法将待氟化的有机物溶解或分散在无水氟化氢中，在低于8V的DC电压下电解，在阴极产生氢气，在阳极将有机物氟化。在氟化过程中，只有氢原子被氟原子取代，其他官能团保留下来。1.2氟烯烃调聚使用全氟烷基碘和低级醇作为端基来调节含氟单体如四氟乙烯的聚合，以制备低聚合度的含氟烷基调节剂。1.3氟烯烃低聚四氟乙烯、六氟丙烯和六氟丙烯环氧化合物可以在非质子极性溶剂中由氟阴离子催化低聚成C6C14中间体，并且这些中间体具有高度支化的支链。2。中间体转化，上述反应产生具有碳氟链的中间体，其末端基团是相对活性的官能团，然后通过各种有机反应引入极性基团可以获得各种类型的氟表面活性剂。三种方法的比较：1 .电解氟化。首

4、次使用，反应简单，氟化分步进行，产品复杂，收率低，产品结构单一。2.调聚。所制备的氟碳链是具有高表面活性的直链，但产物是不同链长的化合物的混合物。最大的优点是得到的全氟烷基碘中的碘容易脱落，可用于合成各种氟碳表面活性剂。总的来说，这种方法是最好的。3.齐聚。安全性高，反应易于控制，但由于支化产物的表面活性低，其应用受到限制。第三部分。物理化学性质“三高”和“两恨”，氟表面活性剂的独特性质常被概括为“三高”和“两恨”。高热稳定性、高化学惰性、高表面活性、疏水性和拒油性都是由分子结构中氟碳链的引入引起的，因此氟原子的独特性质是氟表面活性剂特殊性质的根本原因。氢和氟原子的一些性质参数。氟是电负性最强

5、的元素。氟的2s和2p轨道与碳的相应轨道匹配良好。CF键的键能远大于ch键，不易断裂。一般来说，氟表面活性剂能耐受400以上的高温。全氟烷基磺酸在400加热3小时后只能轻微分解。全氟烷基羧酸只有在加热到550时才能分解。大多数碳数相同的碳氢化合物表面活性剂在加热到300左右时会大大分解。1.热稳定性高，2。高化学惰性。氟表面活性剂的高化学惰性是由氟原子的保护引起的，这也称为氟原子的屏蔽效应。f的半径大，电负性强。相邻f原子之间的排斥力非常大。相邻的f原子以一定的角度交错排列。f螺旋分布在c链的主轴上，f原子紧密地覆盖在c链的表面，从而能够屏蔽外部试剂的攻击。此外，f原子携带的额外负电荷可以形成

6、负保护层，这使得亲核体难以接近，甚至无法穿透。3。表面活性高，与烃类表面活性剂相比，一般为：氟碳SAA: W=0.0050.1%，20mN/m烃类SAA: W=0.11.0%，30mn/m35mn/m。两种表面活性剂的饱和吸附量相近，但氟表面活性剂降低水表面张力的能力和效率远高于烃类表面活性剂。说明：吸附容量：在饱和吸附过程中，表面活性剂分子垂直紧密排列，两个分子的极性基团相同，占据相同的面积，在一定面积的表面排列的分子数量相似。高能力：表面张力是分子间力的体现。碳氟键不易极化，碳氟链间的范德华引力小于烃链间的范德华引力，导致表面张力下降幅度较大。高效性：氟碳链的范德华引力小，表面活性剂分子从

7、水溶液内部向表面移动所需的能量少于烃类表面活性剂分子，导致表面吸附能力强，溶液浓度较低。4.疏水和疏油，氟碳链的范德华引力小，所以它与水和碳氢化合物的亲和力也小，这导致了它的“疏水”和“疏油”特性。聚四氟乙烯之所以被用作“不粘锅”覆盖层的主要成分，是因为氟碳链既“疏水”又“拒油”，因此水和油都不能扩散和粘附到它上面。氟碳链的“拒油”特性也为寻找烃类表面活性剂提供了思路。在碳氟链末端引入低极性的亲油基团可以降低油的表面张力。5.其他特点：环境相容性好，单质氟和离子氟毒性强，但氟表面活性剂毒性低，对环境污染小。降低油水界面张力能力差的氟表面活性剂降低水表面张力的能力强，但降低油水界面张力的能力差，

8、这是由氟碳链的“疏油”造成的。克拉夫特点高氟表面活性剂的克拉夫特点一般较高，因为碳氟链比烃链的范德华力小，疏水作用强，而且氟表面活性剂在室温下溶解性不好。为了克服这一缺点，在应用中，分子内或分子外化合物与烃链经常被使用。第四部分。氟碳化合物和碳氢化合物表面活性剂的混合物。氟表面活性剂表面活性高，化学和热稳定性好，但产量小，价格高。如何解决？氟碳表面活性剂和碳氢表面活性剂混合使用。结果：不仅氟表面活性剂的用量减少了，而且达到了单一氟表面活性剂无法达到的效果。等电混合阳离子和阴离子混合离子和非离子混合，1。离子型和非离子型混合，(C12NMeBr: c12h25n (CH3) 3br，15FOH:

9、C7F15CH2OH)，表3。30较低的表面张力和cmc4，溶液内部：当C12NMeBr分子形成胶束时，15FOH分子。溶液表面：表面吸附层的分子排列更加紧密，碳氟链的低表面能降低了cmc。2.阳离子和阴离子是混合的，DTAB:C12H 25N(CH3)3BRSPFO:C7F 15 COONA，混合体系的表面活性高于两个单一体系，两个表面活性剂分子具有相互协同作用，这可以用两个离子的正负电吸引来解释。戒指5，第5部分。应用，由于氟表面活性剂的独特性质，它被广泛应用于许多工业领域，如纺织、皮革、造纸、选矿、农药等。对固体表面进行处理，使其防水、防粘、防污、防尘，并用作防水剂和防油剂。在镀铬工业中

10、，电解液表面会形成致密的泡沫，以防止铬酸雾逸出。该水溶液表面张力低，在油表面铺展良好，可用作灭火剂。可溶于“液体蜡”，制成天然夜光乳液抛光剂，用于抛光地板。参考号01李浩藻。含氟表面活性剂。表面活性剂工业。1997 (3): 37-38.02侯振山，李志平，王汉卿。辛酸钠-乙醇-水溶液体系表面化学性质的研究。化学研究与应用。2000，12 (1): 39-42.03赵国喜，何绍光。全氟辛酸钠、三甲胺和三乙胺盐酸盐混合体系的表面活性。日用化学工业，1998 (3): 1-3.04丁，戴群英，张，赵国喜。碳氢化合物和氟碳表面活性剂混合水溶液中胶束和囊泡的形成。中国大学化学学报，1996 (17): 134-136。李佳。氟表面活性剂。化学工程师。2003 (6): 57-58