全氟丁基酰胺類含氟表面活性劑的合成及性能.pdf

1、含氟表面活性劑是一種特殊表面活性劑，是已知的表面活性劑品種當(dāng)中表面活性最高的一種。它在消防、洗滌、紡織、殺菌等諸多工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。陽(yáng)離子含氟表面活性劑是含氟表面活性劑最重要的品種之一，目前市面上常用的陽(yáng)離子含氟表面活性劑是以全氟辛基磺酸(簡(jiǎn)稱PFOS，分子式C8F17SO3H)或全氟辛酸(簡(jiǎn)稱PFOA，分子式C8F15O2H)為起始原料，通過(guò)酰胺化生成含氟中間體，繼而再引入各種親水基團(tuán)而合成的。因?yàn)镻FOS和PFOA的成本低廉，

2、所以此類表面活性劑也在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。但是近期的研究表明，此類含氟表面活性劑在人和動(dòng)物體內(nèi)極難降解，并且有一定的毒性，會(huì)對(duì)人體的健康和生態(tài)環(huán)境造成危害。歐盟已于2008年起嚴(yán)格限制PFOS和PFOA類表面活性劑的使用。所以需找合適的含氟替代品成為含氟表面活性劑研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。國(guó)外很多學(xué)者和公司對(duì)含氟替代品的開發(fā)已經(jīng)比較成熟，但是由于其工業(yè)應(yīng)用性較強(qiáng)，很多都是以專利的形式保護(hù)起來(lái)，公開發(fā)表和報(bào)道的很少，這就使得其他學(xué)者在借鑒研究成果方面

3、受到了很大的限制。國(guó)內(nèi)在含氟替代品的開發(fā)上還處于起步階段，較其他發(fā)達(dá)國(guó)家相差很遠(yuǎn)。
　　本文研究的目的就在于合成一種新的含氟表面活性劑，并對(duì)其性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，為我國(guó)含氟替代品的研究做出實(shí)驗(yàn)和理論支撐。已經(jīng)有文獻(xiàn)報(bào)道表明，碳氟鏈的鏈長(zhǎng)小于等于4的含氟表面活性劑，對(duì)環(huán)境的危害已經(jīng)微乎其微，可以不必考慮了。所以本文選取了全氟丁酸作為原料，分別與N,N-二甲基-1，2-乙二胺[NH2(CH2)2N(CH3)2]和N,N-二甲基-1，3-丙二

4、胺[NH2(CH2)3N(CH3)2]反應(yīng)制成兩種不同的含氟中間體，N,N-二甲基乙基全氟丁酰胺[C4F7ONH(CH2)2N(CH3)2]和N,N-二甲基丙基全氟丁酰胺[C4F7ONH(CH2)3N(CH3)2]。然后兩種中間體分別用鹽酸酸化得到兩種鹽酸鹽;兩種中間體分別跟溴乙烷、1-溴代正丁烷、1-溴代正己烷、1-溴代正辛烷進(jìn)行季銨化得到八種季銨鹽。用單因素實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了中間體的合成條件。然后測(cè)試了其溶解性、表面張力、接觸角和抑菌性。<

5、br>　　溶解性測(cè)試表明，十種產(chǎn)物均具有較好的溶解性能，親水基上碳?xì)滏滈L(zhǎng)度的增加會(huì)降低此類表面活性劑的溶解性。
　　表面張力測(cè)試結(jié)果表明，此類表面活性劑有著很好的表面活性，CMC也較低，親水基團(tuán)碳?xì)滏湹脑鲩L(zhǎng)和中間連接基團(tuán)碳?xì)滏湹脑鲩L(zhǎng)都可以降低此類表面活性劑的表面張力和CMC。測(cè)試了八種季銨鹽產(chǎn)物在酸性(pH=1)、堿性(pH=13)和外加鹽(0.1mol·L-1NaCl)條件下的表面張力。測(cè)試結(jié)果表明，酸性條件下八種季銨鹽產(chǎn)物的表

6、面張力會(huì)略微降低，但是CMC會(huì)升高，原因是H離子的屏蔽作用;八種季銨鹽表面活性劑在堿性環(huán)境中表面張力會(huì)升高，喪失部分表面活性，有一定的抗堿性，主要原因是OH-的影響;外加鹽條件下其表面張力不變并且CMC降低，原因是Na離子的屏蔽作用。
　　接觸角測(cè)試結(jié)果表明此類表面活性劑在石蠟和PET表面具有良好的潤(rùn)濕性能。
　　抑菌性測(cè)試表明，八種季銨鹽產(chǎn)物還具有一定的抑菌性能，并且親水基上碳?xì)滏溤鲩L(zhǎng)時(shí)對(duì)抑菌性有一定的增強(qiáng)作用，當(dāng)連接基團(tuán)