含氟表面活性剂简述
徐宇
江南大学化学与材料工程学院应用化学0901
文章摘要：介绍了含氟表面活性剂的种类、特性以及在多个工业领域及日常用品中的广泛用途，综述了当前含氟表面活性剂的合成方法。
关键词：含氟表面活性剂；种类；特性；应用
Fluorine-containing Surfactant
Abstract :The kinds,characteristics,functions in various industrial areas and daily necessities in the wide range of uses of fluorine-containing surfactant were introduced,the synthesis of fluorine-containing surfactant was reviewed.
Keywords：fluorine-containing surfactant；kinds；characteristics；application
引言：含氟表面活性剂（fluorine-containion surfactant）是20世纪60年代研发的一类特种表面活性剂。与传统表面活性剂相比，含氟表面活性剂具有较高的表面活性、高耐热稳定性、高化学稳定性及既憎水又憎油等优良特性。因而在日用化工、纺织印染、石油化工、电镀防腐等领域有广泛的应用全景和发展潜力。作为一类特殊的表面活性剂，近年来含氟表面活性剂的应用研究逐渐成为表面活性剂中最为活跃的研发重点之一。
一．含氟表面活性剂的特性与分类
1.含氟表面活性剂的特性
一般表面活性剂的结构由两部分组成，一部分为油溶性集团或叫疏水基，另一部分为水溶性集团或叫亲水基。将油溶性基团中的氢原子被氟原子取代，就成为氟碳表面活性剂。氟元素是电负性最大的非金属元素，具有高氧化性，高电离能，使得氟碳键键能高，结构比碳氢稳定，同时又使氟原子难以被极化，这种低极性使氟碳链的疏水作用远超过碳氢链。氟原子电负性大，原子半径小，C-F键能高，能将C-F键屏蔽起来，使其保持高度的热稳定性和化学稳定性。含氟表面活性剂具有高表面活性、高耐热稳定性及高化学稳定性这“三高”和含氟烃基既憎水又憎油这“两憎”的特性。此外，它还具有优良的复配性能等。
2.含氟表面活性剂的分类
按照亲水基团的不同，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4种类型。
2.1 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（f R COO M -+-）、磺酸盐型（3f R SO M -+-）、硫酸酯盐型（3f R OSO M -+-）和磷酸酯盐型{ 222()f R OP O O M -+-}等几大类。其中f R 为氟碳
亲水基（也可是疏油基），+M 为无机或有机阳离子。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烷基或部分含氟烷基。
2.2 阳离子表面活性剂
阳离子含氟表面活性剂主要包括级季铵盐型{如2123()()n n m C F CH N CH I +-+}和氧化胺型
{如212232()()()n n m C F CH COOCH N O CH +→}。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。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，还含有烃基、酰胺基和磺酰基等基团，其中氟烃基大部分是有6-10个碳原子的直链烃基结构。
2.3 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
2Ca +、2Mg +及其他重金属离子作用，它与其它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，
适用领域有：灭火剂、乳化剂、纤维树脂加工添加剂、稳泡剂、润湿剂、石油捕集剂等。
2.4 非离子型含氟表面活性剂
主要是聚乙二醇型{如21222()n n m C F CH O CH CH O H +},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。根据使用的介质不同分为水溶液中使用型、
碳氢非
极性溶液中使用型和含硅特种离子氟表面活性剂等3大类。适用领域有：洗净剂、涂料颜料添加剂、乳化剂、流平剂、铺展剂、抗静电剂、脱模剂等。
二． 含氟表面活性剂的制备
含氟表面活性剂的合成一般是首先合成含6-10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，最后引进各种亲水性基团制成各类含氟表面活性剂。其中含氟烷基的合成是制备含氟表面活性剂的关键。目前国内外工业上合成含氟表面活性剂主要有3种工艺。
2. 1 电解氟化法
电解氟化法是1949年Simons 提出的，又称Simons 过程。电解氟化法是一种制备有机化合物的单元操作过程，具体步骤是通过电解有机酸氟化物和熔融的无水氟化氢，使有机酸的氢原子被氟原子取代：
2121(22)n n n n C H COCl n HF C F COF
HCl ++++???→++电解副产物 212212(22)n n n n C H SO Cl n HF C F SO F
HCl ++++???→+
+电解
副产物 当用烷基酰氯或烷基磺酰氯代替烷基羧酸进行电化学反应时，则得到产率较高的全氟烷基酰氟化物：
715715n C H COCl n C F COF -??→-HF
81728172n C H SO Cl n C F SO F -??→-HF
由于电解氟化反应激烈，容易发生碳链断裂，因此，反应过程中除了生成与原料的碳原子数目相同的全氟化合物外，还生成短链的全氟化合物和其他类型的副产物，因此总的产物收率较低。采用此法生产含氟表面活性剂的有美国的3M 公司、日本大日本油墨公司及东北肥料公司等。目前国内基本采用电解法进行生产，产品单一重复，主要为全氟辛基磺酸及其衍生物。
2. 2 氟烯烃调聚法
氟烯烃调聚法最早是由英国科学家提出的，是基于为制备四氟乙烯而从卤素交换反应开始的一系列化学反应，即：
3222CHCl HF CHClF HCl +→+
2222=2CHClF F C CF HCl ???→+加热
制得的四氟乙烯在调聚法中作为调聚体，发生如下的自由基引发聚合过程：
225225=25I CF IF I C F I ++→全氟烷基碘的合成 5CF
2522221))n I n CF CF F CF CF I +-=→-调聚 C F （（
22222222))n n CF I CH CH F CF CF CH CH I -+=→-终止 F(CF （
以25C F I 或3CF I 、32)CFI (CF 等全氟烷基碘作为调聚剂调聚四氟乙烯六氟丙烯等全氟烯烃制得
的全氟烷基调聚物碘化物的通式为2124n n C F C H I +,其中链长分部为
4～14或6～12。调聚法生产全氟烷基碘是目前国际上最先进和最理想的工艺，优点是能够合成全氟碘代烷，并能进一步转化为另一种中间体，从而合成各类所需的表面活性剂，此反应产率高，目标产物的得率是电解法的10倍。采用调聚法生产含氟表面活性剂的主要有美国杜邦、日本旭硝子、大金及我国中科院上海有机所等单位采用此法进行生产。
2. 3 氟烯烃齐聚法
该法是由英国ICI 公司J.Hutchinson 等人研究发现的。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链、低聚合度的全氟烯烃齐聚物。主要包括以下两个方面：含氟烯烃的齐聚反应，六氟环氧丙烯烷化物的齐聚反应。
2222(),-6n nCF CF CF CF n →为4
3232(),-3n nCF CFCF CF CFCF n →为
2 用阴离子催化进行四氟乙烯阴离子聚合，可得到小分子量的聚合物，或称齐聚物。这些齐聚物与电解氟化或调聚反应生成的碳氟链不同，都是高度带支链的（前者则都是带直链的），齐聚体带支链的使其相应的氟碳表面活性剂比直链的差。四氟乙烯齐聚体具有内部不饱和双键，因而具有某些反应活性中心。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之间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，由此可合成一系列含氟表面活性剂。
六氟丙烯齐聚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比较活泼，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含氟表面活性剂。并且在生产中六氟丙烯比较安全，没有空气混合爆炸，毒性也较低。
六氟环氧丙烯烷化物的齐聚物因含有酰氟官能团，可发生多种表面活性剂。六氟环氧丙烯烷化物的齐聚物的结构决定其许多优越性能，在使用过程中具有柔软平滑性、抗静电性等独特的优点，近年来有许多新产品相继得到开发。
三．含氟表面活性剂的应用
含氟表面活性剂优越的物理化学性能，使其具有极为重要的用途，因此已广泛应用于化工、机械、电气、纺织、皮革、橡胶塑料、涂料油墨、石油、消防等领域。
3.1 在石油工业中的应用
开采石油原油可分为三个阶段：一次采油，产量约占蕴藏量的5%～20%；二次采油，其采收率约为15%～20%；剩余60%～70%的原油以不连续的油块被包藏在油藏砂岩孔隙中，依靠表面活性剂作为驱油添加剂是三次采油的重要方法。在石油工业中，含氟表面活性剂广泛应用于采油、钻井、原油降粘降凝、原油破乳脱水、集油、炼油等各种生产环节，对于提高原油采收率、保证钻井安全、提高原油质量、保护原油运输设备、减少环境污染等有重要作用。
（1）原油破乳剂
由于含氟表面活性剂具有很高的表面活性，它与碳氢表面活性剂复配，可以显著降低油水界面张力，达到比普通表面活性剂更好的破乳效果。
（2）原油蒸发抑制剂
含氟表面活性剂的高表面活性和良好的铺展性能，可以在原油表面形成一层水膜，从而有效的抑制原油蒸发。
（3）酸化压裂助剂
在足以压开地层形成裂缝或张开地层原有裂缝的压力下对地层挤酸的酸处理工艺称为酸化压裂。在压裂液中添加一种非离子含氟表面活性剂作为助排挤，可增加压裂效果，提高原油产量。
（4）原油捕集剂
将含氟表面活性剂与碳氢表面活性剂复配，作为原油捕集助剂，能更大程度降低水的表面活性，从而使原油迅速收缩集中，在更短的时间内实现更好的集油效果，将危害减小到最低程度。
（5）化学驱油剂
含氟表面活性剂能提高和改善地层岩石的润湿性、渗透性、扩散性及原油的流动性，用做热采工艺中的化学驱油剂，以提高采收率。
（6）采油中的起泡剂
含氟表面活性剂和碳氢表面活性剂复配成的起泡剂可以使注入到油层的低碳醇起泡，已达到油气层破裂或使原地层裂缝扩展延伸，从而释放出油气，达到增产的目的。
3. 2 在造纸工业中的应用
含氟表面活性剂在纸张涂料调制中起重要作用：（1）做分散剂。分散剂是在纸张涂料中最重要的助剂之一。随着刮刀和刮棒涂布机的使用，为提高车速和节能，需要使用高固含量的涂料，含氟表面活性剂常用作纸张用高固含量涂料分散剂，赋予纸张涂料良好的流动性和涂布适应性，并提高成膜物质与颜料的混合型。（2）做消泡剂。含氟表面活性剂也作为消泡剂，对纸张涂料的消泡作用比一般消泡剂效果更佳。（3）做润滑剂。利用含氟表面活性剂的润滑，抗静电等优异性能，作为纸张涂料润滑剂是较理想的材料。
造纸工业上，用含氟防水防油剂处理，可赋予纸张有良好的抗水抗油性。经FDA批准的防水防油处理剂更可广泛地应用于快餐、糖果、乳制品、火腿、面包和油炸食品的包装，如3M公司的Seotchbanh Fx-810和Du Pont公司的Zonyl Rpc。
3. 3 在纺织印染工业中的应用
纺织印染工业是含氟表面活性剂一个重要的应用领域。用含氟烷基物对织物进行处理，可以赋予织物出色的憎水憎油性。含氟织物整理剂具有高度的稳定性，在强酸、强碱、高温和高辐射等各种环境下，均显示出很高的稳定性。另外，含氟织物整理剂具有低浓度、高效果的特点，使处理过的织物保持良好的手感、优异的透气性和透湿性。经含氟织物整理剂整理过的织物显示出一般碳氢或硅树脂整理剂整理所达不到的特性，如抗油、抗水、耐摩擦性、耐腐蚀性和抗污性。因为这些其它类型的整理剂难以比拟的优势，含氟织物整理剂得到迅速发展，成为当今憎水憎油整理剂的主流并占有很大的市场，具有很可观的前景。含氟织物整理剂按其功效可分为憎水憎油剂、防污整理剂和易去污整理剂等。
3. 4 在金属工艺中的应用
金属材料在加工前必须除去油污及表面氧化层，在酸洗液中加入少量含氟表面活性剂，不仅除锈速度快、表面平整性好，而且对金属有一定的缓蚀保护作用，还可明显提高清洗效果。在强酸、强碱介质中，一般的表面活性剂会失效，但使用含氟表面活性剂作润湿剂效果良好，减少处理剂蒸发损失，缩短处理时间，提高金属表面光洁度。在金属后加工中进行表面处理，使用含氟表面活性剂作为金属防腐剂，可使金属表面有防水、防油、抗污能力。
在电镀工艺中，阴阳极上分别有氢气、氧气产生，气体逸出时带出大量的铬酸雾，带出的酸雾约占电镀液中铬酐总量的20%～30%，不仅污染了环境，还浪费了大量原料。若在电镀液中添加少量含氟表面活性剂，可使铬电解液表面张力降至30mN/m以下，从而在液面上形成连续致密的细
小泡沫层，能有效的抑制铬酸雾的逸出。如在电镀液中添加0.02g/L～0.05g/L浓度的
C F SO K铬
8173
雾抑制剂，就能有效的解决问题。
3. 5 在消防领域的应用
含氟表面活性剂以其独特优良的性能在灭火剂研制中有着及其重要的特殊作用，作为新型的灭火剂正日益受到重视。氟蛋白泡沫灭火剂是在普通蛋白灭火剂中加入质量分数0.005%～0.05%的阴离子或非离子型含氟表面活性剂。由于含氟表面活性剂的加入，大大的降低了蛋白泡沫体系的表面张力和泡沫在液面上流动的剪切力，使蛋白泡沫能很好地在烃类染料液面上铺展开，提高了泡沫的流动性及耐复燃性，而且提高了灭火速度，其灭火速度是普通蛋白泡沫灭火剂的3～4倍。
凝胶型抗溶剂泡沫灭火剂，它是以天然高分子材料海藻酸钠、尿素和甲酸铵为基料，或以多糖类物质为基料，加入含氟表面活性剂和碳氢表面活性剂组成。形成的泡沫在亲水溶剂表面形成不溶于水又不溶于有机溶剂的高分子液膜，能够延缓泡沫收缩，加强泡沫抗热能力，抵抗极性溶剂的消泡作用，适合扑灭醇、醚、酮、醛、酯、胺等极性有机溶剂引起的火灾。
四. 结语
含氟表面活性剂由于其具有独特优秀的性能，使其在很多领域有广泛的应用。但它因为科技含量高、技术要求高、制造难度大、成本较高，使其作为工业化产品的历史并不长。但是随着人们对其性能，应用和制备方法的不断研究，含氟表面活性剂的发展必将呈现出广阔前景。
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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 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
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 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。
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 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 第一讲 表面活性剂概述 1、降低表面张力为正吸附，溶质在溶液表面的浓度大于其在溶液本体中的浓度，此溶质为表面活性物质。增加表面张力为负吸附，溶质在溶液表面的浓度小于其在溶液本体中的浓度，此溶质为表面惰性物质。 2、表面张力γ ：作用于单位边界线上的这种力称为表面张力，用 γ表示，单位是N·m -1。 影响纯物质的γ的因素 (1) 物质本身的性质（极性液体比非极性液体大，固体比液体大） (2) 与另一相物质有关。纯液体的表面张力是指与饱和了其本身蒸汽的空气之间的界面张力。 (3)与温度有关：一般随温度升高而下降． (4)受压力影响较小． 3、表面活性剂的分子结构特点 “双亲结构” 亲油基：一般是由长链烃基构成，以碳氢基团为主 亲水基：一般为带电的离子基团和不带电的极性基团 疏水基的疏水性大小：脂肪烷基＞脂肪烯基＞脂肪烃-芳基＞芳基＞带有弱亲水基的烃基。 相同的脂肪烃疏水性强弱顺序：烷烃＞环烷烃＞烯烃＞芳香烃。 从HLB 值考虑，亲水基亲水性的大小排序： －SO4Na 、－SO3Na 、－OPO3Na 、－COONa 、—OH 、—O － 4、离子表面活性剂 （一）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： ①通式：(RCOO)n-Mn+脂肪酸盐 ②分类：一价金属皂(钾、钠皂)；二价或多价皂(铅、钙、铝皂)；有机胺皂(三乙醇胺皂) ③性质：具有良好的乳化能力，易被酸及多价盐破坏，电解质使之盐析。 ④应用：具有一定的刺激性，只供外用。 2）硫酸化物： ①通式：R-OSO3-M+ ②分类：硫酸化油(硫酸化蓖麻油称土耳其红油)；高级脂肪醇硫酸脂(十二烷基硫酸钠) 。 ③性质：可与水混溶，为无刺激的去污剂和润湿剂；乳化性很强，稳定、耐酸、钙，易与一些高分子阳离子药物发生沉淀。 ④应用：代替肥皂洗涤皮肤；有一定刺激性，主要用于外用软膏的乳化剂。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： ①通式：R·SO3-M+ ②分类：脂肪族磺酸化物，如二辛玻珀酸脂磺酸钠；烷基芳基磺酸化物，如十二烷基苯磺酸钠，常用洗涤剂；烷基苯磺酸化物；胆酸盐，如牛磺胆酸钠。 ③性质：水溶性, 耐酸、钙、镁盐性比硫酸化物差, 不易水解。 ④应用： 用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油酸的增溶剂；较好的洗涤剂。 （二）阳离子表面活性剂：起作用的是阳离子，亦称阳性皂。 1）结构：含有一个五价氮原子。 2）特点：水溶性大，在酸性和碱性溶液中较稳定具有良好的表面活性和杀菌作用 3）应用：杀菌；防腐；皮肤、粘膜手术器械的消毒。 4）常用药物：①苯扎氯铵(洁尔灭)；②苯扎溴铵 (新洁尔灭) （三）两性离子表面活性剂 ● 分子结构上同时具有正负电荷基团的表面活性剂，随介质的pH 可成阳或阴离子型。 ● 常用品种：卵磷脂、氨基酸型和甜菜碱型两性离子型表面活性剂。 ● 最大优点：适用于任何PH 溶液，在等电点时也无沉淀。 极性头 8－18C 长链烷基等非极性基团
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。
表面活性剂应用技术概述 表面活性剂在制浆造纸工业中的使用越来越受到造纸科学工作者的重视。据报道在英国表面活性剂的消费为纸张总产量的0.05%左右。 表面活性剂加入到液体中时，即使浓度非常小，也会自发地引起表面或界面间张力的强烈降低。表面活性剂结构上具有两性特点，其一端具有亲水性，另一端则具有疏水性。这种两性分子会自身定向排列在溶液表面上，极性基团伸向水中，而疏水的烃基则伸向空气或者油的界面，从而降低液体的表面张力。表面活性剂能起乳化、分散、增溶、润湿、发泡、消泡、润滑、洗涤、柔软、抗静电、防腐蚀等作用。 制浆过程主要是从木材中将木素、半纤维素、树脂、色素以及灰分等尽量地与纤维素分离开，表面活性剂的作用就在于分离杂质，提纯纤维素。在生产人造纤维的过程中，人们往往在浆粕的碱浸渍时添加表面活性剂，这是借助表面活性剂的分散作用和洗涤作用来达到除去树脂的效果。在漂白工序中添加渗透性好的阴离子和非离子表面活性剂（一般用量为0.03%-0.05%），能取得均一的漂白效果。此外，在纸浆漂洗过程中加入洗涤活性物质烷基苯磺酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚，也能获得良好的洗涤效果。另外在废纸脱墨、造纸施胶、毛毯洗涤及造纸涂布涂料分散剂等，表面活性剂都有广泛的应用。 一、表面活性剂的特点 当一种物质加入到某液体中，若能使其表面张力降低，人们则称这种物质具有表面活性。具有表面活性的物质叫作表面活性物质。 从化学结构上看，所有的表面活性剂分子都是由极性的亲水基和非极性的亲油基两部分组成的。亲水基使分子伸向水相，而亲油基则使分子离开水相而伸向油相，因此表面活性剂分子是两亲性分子。它们的亲油基是由烃基构成的，而亲水基却是多种多样的。由于表面活性剂具有很大的表面活性，故在工农业生产及日常生活中广泛地用于乳化、分散、增溶、润湿、发泡、洗涤、柔软等各种用途。 二、表面活性剂的性质 表面活性剂的基本性质有润湿和渗透性、乳化和破乳性、分散性、增溶性、发泡和消泡性、洗涤性。 表面活性剂的派生性质有：柔软性、抗静电性、杀菌性和防腐性。 1.表面活性剂的润温和渗透性 广义地说，润湿作用是一种流体从基质表面把另一种流体取代的过程润湿过程大致可以分成三类：铺展润湿、粘附润湿和浸入润湿。这三种润湿可以分别在不同的实际过程中出现，也可以同时在一个过程中出现。
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;
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。
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
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
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