含氟表面活性剂的研究进展及应用.doc

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