以六氟丙烯二聚體為基礎(chǔ)的氟表面活性劑的合成及性能研究.pdf

1、氟表面活性劑憑借其性能上的優(yōu)勢(shì)在多個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮著不可替代的作用。在已有的氟表面活性劑產(chǎn)品中全氟辛烷磺酸（鹽）、全氟辛基磺酰氟及其衍生物（通稱為PFOS）占有著很大的比重。但是這類物質(zhì)的使用是有風(fēng)險(xiǎn)的。2009年國(guó)際上就將這類物質(zhì)列入持久性有機(jī)污染物的名單，并且逐步開(kāi)始在全球范圍內(nèi)禁用。國(guó)外的科研進(jìn)展要遠(yuǎn)優(yōu)于我國(guó)在這方面的發(fā)展，很多研究成果并不公開(kāi)報(bào)道都以專利的形式保護(hù)起來(lái)。所以我國(guó)在這方面的科研工作進(jìn)展越發(fā)緩慢，國(guó)內(nèi)需要付出高額的代價(jià)向

2、國(guó)外公司購(gòu)買氟表面活性劑產(chǎn)品。本文的工作目的就是要研究開(kāi)發(fā)新型的氟表面活性劑產(chǎn)品，并從中尋找影響表面性能的因素，一方面是希望能合成出性能較好、成本較低的氟表面活性劑，另一方面也是希望對(duì)今后氟表面活性劑的開(kāi)發(fā)提供一定的實(shí)驗(yàn)和理論支持。
　　 本文選用的原料六氟丙烯二聚體(D-2)是僅次于四氟乙烯的第二大產(chǎn)量的簡(jiǎn)單氟化物。產(chǎn)品成本會(huì)比較低，原料供應(yīng)量也充足。所以本文用六氟丙烯二聚體(D-2)與2-二甲氨基乙胺[H2N(CH2)2N(

3、CH3)2]和3-二乙胺基丙胺[H2N(CH2)3N(C2H5)2]通過(guò)親核取代反應(yīng)制取了N，N-二甲基-N’-（2-二氟甲基-1-五氟乙基）全氟丙烯基乙二胺[(CF3)2C=C(C2F5)NH(CH2)2N(CH3)2]和N,N-二乙基-N’-(2-二氟甲基-1-五氟乙基)全氟丙烯基丙二胺[(CF3)2C=C(C2F5)NH(CH2)3N(C2H5)2]兩種中間體。進(jìn)而用鹽酸酸化得到兩種鹽酸鹽型產(chǎn)物;再用四種溴代烷烴與兩種中間體反應(yīng)得

4、到八種季銨鹽型陽(yáng)離子氟表面活性劑;再用氯乙酸鉀與兩種中間體反應(yīng)得到兩種甜菜堿型兩性氟表面活性劑產(chǎn)物。在純水中測(cè)試了所合成的十二種氟表面活性劑產(chǎn)物的表面張力性能，發(fā)現(xiàn)這些產(chǎn)物都具有比較低的表面張力值和較低的臨界膠束濃度(cmc)，陽(yáng)離子型產(chǎn)物的表面張力值均低至25mN·m-1。并且也發(fā)現(xiàn)了吊片法測(cè)試陽(yáng)離子產(chǎn)物時(shí)的不足。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，所合成的氟表面活性劑的表面性能主要由疏水部分的疏水性能決定，而中間鏈長(zhǎng)和親水頭基上微小的變化并不能引起表面張

5、力上顯著的變化，但是這兩個(gè)中間鏈長(zhǎng)的增加和頭基體積的增大都會(huì)使得cmc下降。然后進(jìn)一步重點(diǎn)研究了八種季銨鹽型陽(yáng)離子氟表面活性劑產(chǎn)物。分別測(cè)試了在強(qiáng)酸性、強(qiáng)堿性和外加鹽情況下的對(duì)cmc的影響。通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)強(qiáng)酸性條件和外加鹽條件下都會(huì)使cmc下降，前者的作用是避免了季銨鹽分子的水解，后者的作用類似與鹽析的影響。在強(qiáng)堿性條件下季銨鹽類物質(zhì)會(huì)生成季銨堿，所以在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)表面張力值大幅升高已不具有高的表面性能，所以就沒(méi)有再做進(jìn)一步的測(cè)試分析。另外