氟表面活性劑的合成、性能及應(yīng)用研究.pdf

1、PFOS/PFOA類氟表面活性劑是目前發(fā)現(xiàn)的最難降解的物質(zhì)之一，此外氟表面活性劑的合成比較困難。因此，尋找成本低、污染少、工藝簡(jiǎn)便的生產(chǎn)途徑，研制全新的可降解氟表面活性劑以全面取代現(xiàn)有的PFOS/PFOA類氟表面活性劑已成為緊迫的理論研究問題之一。氟碳鏈中引入支鏈?zhǔn)呛铣商娲返挠行Р呗灾?，氟碳支鏈的制備方法主要是六氟丙?HFP)齊聚法。以全氟-2-甲基-2-戊烯(D2)開發(fā)的氟表面活性劑產(chǎn)品種類少、性能優(yōu)良，因此，以D2為原料開發(fā)氟

2、表面活性劑具有十分重要的意義。
　　本文以D2為原料，設(shè)計(jì)合成了膦酸類、羧酸類和磺酸類氟表面活性劑，測(cè)試它們的表面活性，從中尋找結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。以HFP為原料，設(shè)計(jì)合成了含氟聚合物。此外，探索了性能優(yōu)異的化合物在水成膜泡沫滅火劑和基體表面改性方面的應(yīng)用情況。
　　以D2為原料，合成了含CF3CF2CF2C(CF3)2-基團(tuán)膦酸鹽陰離子型氟表面活性劑，反應(yīng)易于操作且條件溫和。該表面活性劑具有優(yōu)異的表面活性，其臨界膠束濃度為1

3、.5×10-2mol/L，臨界膠束濃度下可使水溶液表面張力降低至19.2mN/m。該化合物低毒，有致癌可能性。
　　以D2為原料，合成了含CF3CF2CF2C(CF3)2-基團(tuán)羧酸類陽離子型、兩性型、雙子型和含氟羧酸鋰、鈉、鉀鹽陰離子型氟表面活性劑，這6個(gè)化合物的表面活性均優(yōu)于全氟辛酸鈉。其中，陽離子型氟表面活性劑低毒，無致癌可能性。探索了鉀鹽與APG0810的復(fù)配效應(yīng)，在基本不改變表面張力的情況下，復(fù)配后鉀鹽的使用量可降低100

4、倍;復(fù)配體系與環(huán)己烷的界面張力可大大降低。將復(fù)配體系應(yīng)用于水成膜泡沫滅火劑中，當(dāng)m(鉀鹽)∶m(APG0810)=1∶5、鉀鹽濃度為3.29×10-3mol/L時(shí)，復(fù)配體系的水溶液可在環(huán)己烷表面迅速鋪展，在直徑為4cm的燒杯中，鋪展量為40μL時(shí)，環(huán)己烷抗燒時(shí)間達(dá)3min，復(fù)配體系具備高效抑制液體類火災(zāi)的能力。
　　以D2為原料，合成了磺酸類陽離子型、兩性型和雙子型氟表面活性劑，它們的水溶性和表面活性均較差。以D2為原料，合成了含

5、CF3CF2CF2C(CF3)2-基團(tuán)、親水基為不同聚合度聚乙二醇的非離子型氟表面活性劑;性能測(cè)試表明，聚合度增加，化合物溶解度變大，當(dāng)聚合度≥4后，表面活性變化很小，所有非離子型氟表面活性劑的活性均優(yōu)于全氟辛酸鈉。聚合度為4的非離子型氟表面活性劑，其小鼠經(jīng)口急性毒性為低毒。研究了中間體對(duì)棉布的改性，當(dāng)用Et3N作縛酸劑，DMAP作催化劑，經(jīng)0.01當(dāng)量化合物處理后的棉布具有非常優(yōu)異的疏水性、不具有疏油性。D2與4-甲基溴化芐反應(yīng)的產(chǎn)物

6、再與氯磺酸反應(yīng)合成的含氟苯磺酸表面活性劑，降低水溶液表面張力能力較強(qiáng)，并有良好的抗鹽性。
　　以HFP為原料，合成了含氟不飽和酯單體。再以該單體為原料，無溶劑條件下均聚得均聚物，與甲基丙烯酸丁酯共聚得共聚物。測(cè)試結(jié)果表明，均聚物的疏水疏油性比含C8F17-基團(tuán)且結(jié)構(gòu)類似的聚合物差，但比含C6F13-基團(tuán)且結(jié)構(gòu)類似的聚合物好;當(dāng)氟含量低于10wt％時(shí)，聚合物膜的疏水性顯著下降;當(dāng)氟含量低于15wt％時(shí)，聚合物膜的疏油性顯著下降;膜的