含氟表面活性剂及其应用

一、含氟表面活性剂的特点含氟表面活性剂(简单FS)是近些年来逐步商品化的一种特殊性能的表面活性剂。

与普通表面活性剂不同之处，含氟表面活性剂主要以全氟烷基或全氟烯基或部分氟化了的烷基等作为表面活性剂中的疏水基部分，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，分别制得阴离子型、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。

由于含氟表面活性剂结构上的特殊性，以氟原子取代了普通表面活性剂中疏水基团上的氢原子，把C-H键的结构转变为C-F键的形式，因此它显示出氟碳烃所特有的一些优良性能，同时它具有既憎水又憎油的特性。

含氟表面活性剂的高表面活性，取决于其分子碳氟键所具有的极强疏水性及较低的分子内聚力。

它能使水的表面张力降到很低的数值，而使用的浓度却很小。

一般碳氢链的表面活性剂的应用浓度需在0.1%～1%之间，此时水溶液的表面张力只能降到30～35dyn/cm(1dyn=10-3N/m)，需碳氟键表面活性剂的用量在0.005%～0.1%时，就能使水溶液的表面张力降至20dyn/cm以下。

另外含氟表面活性剂在有机溶剂中也显示出良好的表面活性，特别是引入了N-取代的全氟辛酰胺类，它能使碳氢炔类溶剂降低表面张力5～15dyn/cm，含氟表面活性剂所体现出的优良的热稳定性及化学惰性，主要是由于氟碳链憎水基取代碳氢链的憎水基后，由于C-F 键的键能(116kcal/mol)大于C-H键的键能(99.5kcal/mol)，因此C-F键要比C-H 键稳定，不易发生断裂。

又由于氟原子取代氢原子后，因氟原子的体积比氢原子的大，使得C-C键因氟原子的屏蔽作用而得到保护，所以使原来键能不太高的C-C键也稳定了，这样使得C-C键也稳定了，这使得含氟表面活性剂具有碳氢表面活性剂所没有的化学稳定性及热稳定性。

例如：C9F17OC6H4SO3K的使用温度可以在300℃左右，而此化合物的中间体C9H17OC6H5在50%的硫酸或25%的氢氧化钠水溶液中，在80℃时处理48小时也不会分解。

ｌ Ｏ
杭州化 工
２１ ０ ０年 ３月 ２ １．０ １ ０ ０ （） ４
含氟表面活性剂的特性与用途
蔡 继 权
（ 江传化 股份有 限公 司 ， 江 杭 州 ３ １ １ ） 浙 浙 １ ２ ５
摘
要： 介绍 了含 氟表 面活性 剂具 有 高表 面 活性 、 良的耐热 性和 化 学稳 定性 以及 卓 越 的防 水、 优 防
到 ４ ０℃以上 不会 分解 ， 也 与 Ｃ Ｆ键 十分 稳 定 ０ 这 —
有关 。
（ ） 化学稳定 性 。 ３高 含氟表 面活性 剂 中的 Ｃ Ｆ —
键 十分稳 定 ， 它具 有 很 高 的抗强 酸 、 碱 、 氧 使 强 强
化剂 的能力 ， 以在 更多 苛刻 的环境 中使 用 。 可 （） ４ 既憎 水又憎 油 。 含氟 表面 活性剂分 子 中的
当前 ，金融 危机席卷 全球 ，企业 都受 到了冲 击， 纷纷加 大新产 品新技术 研发 投入力度 。 但许多
新产 品新技 术 由于应 用研究 没有 到位 或者没 有很 好 地扩大应 用领域 而没有产 生很 好 的效 益 ．这是
下均 显示 出很 高 的稳 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
（） ２ 高耐热稳 定性 。 一般含 氟表 面活性剂加 热
如今， 创新 已经超 越 了科技 的范围 。 经济与合 作发 展组织 （ Ｅ Ｄ） Ｏ Ｃ 与欧 盟统 计署 （ ｕｏｔｔ新近 Ｅ ｒｓ ） ａ 联合 出版 的《 奥斯 陆 手册 》 Ｏ ｌ Ｍａｕ １第 三 版 ， （ ｓ ｎ ａ） ｏ 不但扩 大 了创新 的定义 ，而且 增加 了营销创 新和 组织创新 。 这两 类创新 本身并 不是 技术创 新 ， 但它 们 对 于 生 产 力 的增 长 和 经 济 的 发 展 具 有重 要 意 义。 因为组织创新 是技术 创新 的前提 ， 而营销创 新 促进 了市场 繁荣 ， 同时也推 动 了技术创 新 。

收稿日期： ２００８－ ０７－ ０７ 作者简介： 王雪 （１９８０－ ）， 女， 主要从事应用化工方面的教学和研究。
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研发前沿
据 粗 略 统 计 ， 截 止 １９８０ 年 左 右 ， 在 四 氟 乙 烯 乳 液 聚 合 中 所 使 用 的 ＦＳ 的 量 约 达 ８０ｔ 左右。日 本 旭 硝 子 公 司 统 计 ， 在 ２０ 世纪 ８０ 年代初， 日 本 用 于 制 造 分 散 氟树脂的 ＦＳ 的量已达 ５ｔ／ａ。另有研究报 导， ＦＳ 也可用于 ＰＶＣ 的反应过程中。
应用
鉴 于 ＦＳ 具 有 上 述 特 性 ， 故 它 在 某 些领域的应用性很强， 特别在工业领域 有 多 方 面 的 用 途 ［３￣９］。
１．分 散 剂 ＦＳ 在 分 散 聚 合 法 制 备 各 种 氟 树 脂 时可作分散剂使用， 如， 在四氟乙烯、 三氟氯乙烯、偏氟乙烯等含氟单体的乳 化 分 散 聚 合 中 都 使 用 了 ＦＳ 作 分 散 剂 。
加入涂料及油墨内可降低其表面张力， 提高润湿性， 并防止产生气泡且使色泽 更均匀。
６．防 水 防 油 剂 由 ＦＳ 所 制 备 出 的 防 水 防 油 剂 ， 对 天然或合成的纤维及其制品进行表面处 理后， 可使该纤维或制品既有防水、防 油的性能， 又不影响其本身的物理 特 性 ［７］。 由 防 水 防 油 剂 处 理 后 的 一 次 性 纸质餐具已进入市场供应， 解决了白色 污染所造成的环境危害。 ７．其 它 应 用 把 ＦＳ 加 入 地 板 蜡 中 ， 可 改 善 地 板 的光泽， 增加其耐磨性及抗污染性。 ＦＳ 还 可 作 为 石 油 回 收 用 助 剂 、 海 面 上 的集油剂、金属防腐剂及金属光泽处理 剂等等。
（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙｌｓ， Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｄａｌｉａｎ １１６０１２， Ｃｈｉｎａ）

• 盐酸+氢氟酸
溶蚀迅速，但氟化物沉淀易将新生油路阻塞
•氟硼酸
逐步分解、形成硼酸，溶蚀作用相对持久，并能稳定土壤构造 氟化钙、氟化镁、氟硅酸钠等沉淀物阻塞油路
•盐酸＋硼酸，甲醇＋硼酸，氟硼酸＋盐酸＋硼酸
溶蚀沉淀物，但溶蚀量≤30%
中科博策研究院新型酸化增产溶蚀剂
例：全氟硬脂酸钠 CnF2n+1COONa
--采用该溶蚀剂处理某油井，处理前该井原油日产量为11.4吨，含 水0.5%。注入本发明溶蚀剂3m3处理2-3天以后，原油日产量增至30多
吨。
参考文献：
1. 表面活性剂在油气开采和集输中的应用及前景. 冯玉军, 陈权生.日用 化学品科学, 2007, 30(5): 23.
2. 梁治齐. 氟表面活性剂. 北京:中国轻工业出版社, 1998. 3. 牟建海, 姜标, 解得良. 氟表面活性剂在石油和消防领域的应用. 化工
III. 油井清蜡和防蜡
通过表面活性剂的润湿反转作用，使结蜡表面转变为亲水或亲油表面， 有利石蜡从表面脱落或蜡晶拆散而分散于油流中。
油井经历一段时间的开采后，压力降低，地层深部的原油不易采出。通 常采用的措施之一是通过向油井注入一定浓度的酸液，使其与地层岩石 发生反应，提高地层渗透率，改善油流通道，达到油井增产的目的。
含氟表面活性剂在油田增产新型 溶蚀剂中的应用
报告人:黄澄华，李舜生，程时远 湖北中科博策新材料研究院
我国能源利用率 落后发达国家20
年
新疆油田的回采率平均为40%，而 陕北一些油井的回采率不足20%， 这意味着，埋藏于地下的原油每吨 仅能开采出100多公斤，而其余800 多公斤都被白白浪费。
石油开采的增产技术
疏水、疏油的氟化基团 亲水的极性基团