氟碳表面活性劑
所屬分類：發(fā)布時(shí)間：2018-12-11 15:15
產(chǎn)品名稱:氟碳表面活性劑CAS:別名：氟碳表面活性劑英文名：Fluorocarbon surfactant - 表面活性劑氟碳表面活性劑可以是陰離子、陽離子、兩性或非離子表面活性劑，一般是混合型的。
有關(guān)氟碳表面活性劑的研究，從20世紀(jì)50年代初就已開始，在50年代后半期，美國(guó)農(nóng)業(yè)部南部研究所發(fā)表了纖維用防油劑。進(jìn)入60年代以疏水劑及疏油劑為中心的各種氟碳型表面活性劑得到迅速發(fā)展。
氟碳表面活性劑，系由一般氫碳型表面活性劑分子中烷基的氫原子被氟原子置換而成，即由氟碳鏈代替通常的疏水基氫碳鏈。如果烷基中的氫全被氟原子置換者，稱為全氟烷基。全氟烷基的氟原子和碳原子的鍵合能力強(qiáng)(4.86×105J/mol)，它賦予氟碳表面活性劑以各種特殊性能，由于氟原子的屏蔽作用，使氟碳型表面活性劑的碳—碳鍵的穩(wěn)定性更加提高，因此，更具有耐化學(xué)藥品性及熱穩(wěn)定性。其水溶液的表面張力非常低，為(15～20)×10-6N/cm。其所具有的疏水性和疏油性是其他表面活性劑所不及的。低的表面張力意味著做較少的功就能使表面展開，容易形成薄膜，即極容易形成泡沫。此外，由于液面膜的迅速擴(kuò)展，可以大幅度抑制易揮發(fā)液體的揮發(fā)。隨著氟碳鏈長(zhǎng)度的增加，其表面活性增加。碳?xì)滏湵砻婊钚詣┊?dāng)其碳原子數(shù)在12個(gè)以上時(shí)，方顯出較好的活性；而氟碳表面活性劑，當(dāng)其碳原子數(shù)達(dá)到6時(shí)，就呈現(xiàn)出較好的活性，一般以碳原子數(shù)為8～12時(shí)為最佳。
本信息由Chemicalbook曉楠編輯（2015-08-24）。 - 主要用途氟碳型表面活性劑的主要用途有：表面活性劑因具有良好的表面張力降低能力、耐熱、耐化學(xué)品性，可用作油品的滅火劑，例如在汽油中只添加0.003%，進(jìn)行通常燃點(diǎn)試驗(yàn)，可以起到不燃的效果；還可用作鍍鉻時(shí)電鍍?cè)〉奶砑觿?防止鉻酸霧的產(chǎn)生)；含氟烯烴乳液聚合時(shí)的乳化劑、顏料分散劑、塑料及橡膠等表面改性劑、金屬表面洗滌劑、纖維和紙張等的疏水劑、疏油劑及防垢劑等。
1、氟碳陽離子表面活性劑有很高的表面活性，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。有良好的潤(rùn)濕、鋪展、勻染、緩蝕作用，用做鋪展劑、勻染劑、 潤(rùn)濕劑、油類封布、緩蝕劑、金屬拋光助劑、 照相顯影、泄漏檢測(cè)液等。
2、氟碳陰離子表面活性劑有濕潤(rùn)、乳化、起泡、擴(kuò)散性能?；瘜W(xué)性能穩(wěn)定?？捎米鰸?rùn)濕劑、鋪展劑、乳化分散劑。用于原油的封存，可降低油的蒸發(fā)損耗，也用于消防。
3、全氟烷基磺酸鹽型氟碳表面活性劑有很高的表面活性，最低表面張力可達(dá)20mN/m，有潤(rùn)濕、發(fā)泡、洗滌、分散作用?？捎米鲋圃彀雽?dǎo)體器件的刻蝕溶液中的潤(rùn)濕劑，電鍍?cè)饘俸退芰衔g刻劑，酸洗和浸清浴，堿性洗凈系統(tǒng)等。
4、兩性離子氟碳表面活性劑分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)含有酸性基和堿性基，其表現(xiàn)出的離子類型取決于溶液PH值，即在酸性介質(zhì)中表現(xiàn)為陽離子型，在堿性介質(zhì)中表現(xiàn)為陰離子型。兩性氟碳表面活性劑酸性基主要是羧酸基和磺酸基，堿性基主要是氨基或季銨基。兩性氟碳表面活性劑具有優(yōu)良乳化性能，在氟碳材料、紙張、皮革等產(chǎn)品制造過程中用作乳化劑，如美國(guó)杜邦Zonyl FSK，可廣泛應(yīng)用于水、酸、堿及有機(jī)極性溶劑中以有效降低體系表面張力。在0～100℃的不同濃度水溶液中，F(xiàn)SK均可保持性能穩(wěn)定。如果以活性成份0.1%用量計(jì)，F(xiàn)SK就可有效潤(rùn)濕Teflon氟碳膜。即使其中的溶劑醋酸被中和，也不會(huì)對(duì)FSK的性能產(chǎn)生影響，故可應(yīng)用于堿性溶液。另外，與其它普通表面活性劑不同，F(xiàn)SK還不受酸、鹽等高濃度電解質(zhì)的影響。根據(jù)不同應(yīng)用體系，Zonyl FSK的用量一般在0.01～0.2%。FSK用于發(fā)泡劑、堿性清洗劑及洗發(fā)液尤為合適。
圖1為美國(guó)杜邦Zonyl FSK兩性離子氟碳表面活性劑。 - 制備方法關(guān)于制造方法，氟代烷基的制造方法有：(1) 電解氟化法(美國(guó)3M公司)；(2)調(diào)聚反應(yīng)法 (美國(guó)杜邦公司、日本旭硝子公司、日本大金工業(yè)公司)；(3)齊聚法(英國(guó)ICI公司、日本雀巢公司)。
①電解氟化法(美國(guó)3M公司)。將有機(jī)化合物溶解在無機(jī)氫氟酸中，在低電壓(通常 5～6V)下電解，生成全氟化合物，以此為母體可制成各種表面活性劑。該法原料為烴類化合物及無水氫氟酸，價(jià)均較廉。其產(chǎn)品為—C8F17、 —C7F15居多。這種方法是Simons首先開發(fā)的。 碳?xì)浠衔镌陉枠O被氟化為全氟物。由于C—F鍵的結(jié)合能較大，因而往往出現(xiàn)大量的C—C鍵 斷裂的副反應(yīng)，副產(chǎn)物多，全氟化合物收率低。
（1）C7H15COCl+16HF→C7F15COF+HCl （2）C8H17SO2Cl+18HF→C8F17SO2F+HCl。
②調(diào)聚法。該法是Hasgeldine首先提出的。四氟乙烯等在氟碘烷等(CH3I、C2F5I)調(diào)聚劑的存在下，發(fā)生自由基聚合，生成線型調(diào)聚物中間體，此調(diào)聚物中間體是不同鏈長(zhǎng)的混合物，根據(jù)需要將其分離。再向其中的碘原子引入親水基，就制成表面活性劑。這種方法比電解氟化法副產(chǎn)物少，收率高；但難以制得長(zhǎng)鏈調(diào)聚物，且設(shè)備規(guī)模較大。利用調(diào)聚反應(yīng)可以制得陰離子、陽離子、兩性離子及非離子氟碳型表面活性劑。
（1）CF2＝CF2+C2F5I→CF3CF2CF2CF2I
（2）CF3CF2CF2CF2I+SO2Cl2→CF3(CF2)3SO2Cl
（3）CF3(CF2)3SO2Cl+HF→CF3(CF2)3SO2F
③齊聚法。又稱離子齊聚法。將四氟乙烯或六氟丙烯，在氟陰離子存在下，進(jìn)行陰離子聚合，則生成C6～C14的齊聚物。在這種齊聚物的雙鍵部位引入親水基，即制成表面活性劑。這種方法的特點(diǎn)是采用比較廉價(jià)的單體，可定量地制得產(chǎn)品，而且容易引入親水基。缺點(diǎn)是全氟烷基是側(cè)鏈的，與直鏈的相比，表面活性稍差。 - 杜邦氟碳表面活性劑杜邦氟碳表面活性劑是由美國(guó)杜邦公司生產(chǎn)的氟碳表面活性劑，與普通表面活性劑相比（如碳?xì)漕惢蛴袡C(jī)硅類），氟碳表面活性劑的基本特點(diǎn)是高效穩(wěn)定。它在很低應(yīng)用濃度下（0.01～0.1%）便能顯著降低體系表面張力（至18dyn/cm），大大提高配方的潤(rùn)濕性、流平性，可有效潤(rùn)濕、分散低表面能物質(zhì)（如聚四氟乙烯）。同時(shí)又具有極好的熱力學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性，能應(yīng)用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化介質(zhì)和250℃以上的高溫體系，這些都是普通表面活性劑無法比擬的。由于性質(zhì)穩(wěn)定用量少，故一般不會(huì)對(duì)配方總體性能及穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，并可與各類其它普通表面活性劑相容。
杜邦Zonyl FSP是水溶性磷酸鹽類陰離子型氟碳表面活性劑。它能有效降低水性體系的表面張力，顯著提高水性溶液對(duì)固/氣和固/液界面的潤(rùn)濕性能。這種出色的潤(rùn)濕能力使FSP能廣泛應(yīng)用于頭發(fā)及個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品、地板蠟、油漆涂料、粘合劑、金屬防護(hù)劑及采礦選礦等行業(yè)。該產(chǎn)品發(fā)泡性能差，實(shí)際上在很多場(chǎng)合下被用作消泡劑。由于含磷酸基團(tuán)，故不宜應(yīng)用在含有多價(jià)陽離子的硬水體系。
杜邦Zonyl FSO-100非離子型是氟碳表面活性劑，具有強(qiáng)烈表面活性，即使在10ppm濃度下，也能有效降低水溶液的表面張力，主要應(yīng)用領(lǐng)域如下：
1、油墨：能與油墨中的顏料相容，可提高印刷設(shè)備中金屬柱體的壽命及改善印刷效果。
2、油漆、涂料：提高體系的抗污、防霧、抗紫外線性能，能與大多數(shù)水性/溶劑型配方相容。
3、聚合物：抗污、防霧、抗紫外線，提高內(nèi)部潤(rùn)滑性，可作填料的偶合劑，并能防止增塑劑在體系內(nèi)遷移；粘合劑：用于體系改性，增強(qiáng)潤(rùn)濕能力，能與大多數(shù)水性/溶劑型配方相容。
4、蠟、上光劑：提高潤(rùn)濕、流平性，減少縮孔現(xiàn)象，能與大多數(shù)水性/溶劑型配方相容。
5、金屬/電子：能提高蝕刻效果，并可作電鍍助劑及鋅電池氧化抑制劑。
6、填縫劑/膩?zhàn)樱禾岣呖刮?、抗紫外線能力，消除硅油滲漏，增強(qiáng)戶外耐候性，能與大多數(shù)水性/溶劑型配方相容。 - 用途 用于輕水泡沫滅火劑、油墨添加劑、粘結(jié)劑材料、化學(xué)電鍍液添加劑
