氟表面活性劑的結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、陽(yáng)離子氟表面活性劑在氟表面活性劑的整個(gè)生產(chǎn)和應(yīng)用中占據(jù)著十分重要的地位。目前,使用最為廣泛的陽(yáng)離子氟表面活性劑主要以電解氟化產(chǎn)物全氟烷基磺酰氟(CnF2n+1SO2F)、全氟烷基酰氟(CnF2n+1COF)為基礎(chǔ)原料、分別與N,N-二甲基丙二胺[NH2(CH2)3N(CH3)2]反應(yīng),得到CnF2n+1SO2NH(CH2)3N(CH3)2和CnF2n+1CONH(CH2)3N(CH3)2兩種中間體,最后通過(guò)酸化或季銨化引入親水基團(tuán),從而

2、得到胺鹽型和季銨鹽型兩大類陽(yáng)離子氟表面活性劑。由于起始原料全氟辛基磺酰氟的成本要低廉得多,因而C8F7SO2NH(CH2)3N(CH3)2衍生的胺鹽型和季銨鹽型就成了應(yīng)用最為廣泛的兩類陽(yáng)離子型氟表面活性劑。由于該類型陽(yáng)離子氟表面活性劑工業(yè)應(yīng)用性較強(qiáng),報(bào)道多為專利,公開(kāi)發(fā)表的研究論文不多。其結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系方面的研究相對(duì)缺乏。本文以全氟辛基磺酰氟(C8F17SO2F)為基礎(chǔ),合成了四種N-[γ-(二烷基氨基)烷基]全氟辛基磺酰胺的鹽酸鹽[C

3、8F17SO2NH(CH2)nN+HR2Cl]和四種季銨鹽[C8F17SO2NH(CH2)nN+R2(CH3)I-]陽(yáng)離子型氟表面活性劑。通過(guò)測(cè)定溶解性、表面張力、在石蠟表面的接觸角、發(fā)泡力和泡沫穩(wěn)定性,研究了這些陽(yáng)離子氟表面活性劑在水溶液中的溶解性、表面活性、潤(rùn)濕性能及泡沫性能,其中C8F17SO2NH(CH2)2N(CH3)2HCl和C8F17SO2NH(CH2)2N(CH3)3I的溶解性較差導(dǎo)致表面活性、對(duì)石蠟表面的潤(rùn)濕性及起泡性

4、很差。研究結(jié)果表明,這些陽(yáng)離子氟表面活性劑的cmc和γcmc都很低,說(shuō)明其表面活性都很高,在一定范圍內(nèi)改變中間碳?xì)溟g隔基的長(zhǎng)度和親水頭基大小主要影響表面活性劑的水溶性,但對(duì)其表面活性影響較小,它們的潤(rùn)濕性能和泡沫性能均呈現(xiàn)相似的規(guī)律。原因可能是由于全氟辛基的強(qiáng)疏水性,其降低表面張力的能力和效率主要決定于氟碳鏈的長(zhǎng)度,掩蓋了中間碳?xì)溟g隔基的長(zhǎng)度和親水頭基大小對(duì)其表面活性的影響。因此,選擇該類型的陽(yáng)離子氟表面活性劑時(shí),可以不考慮端基基團(tuán)的細(xì)

5、微變化對(duì)性能的影響,工業(yè)上應(yīng)用可以優(yōu)先選擇溶解性好,合成工藝比較成熟,成本較低的陽(yáng)離子氟表面活性劑。
　　 繼續(xù)研究了六氟丙烯三聚體衍生的陰離子型氟表面活性劑全氟壬烯氧基苯磺酸鈉(C9F17OC6H4SO3Na,簡(jiǎn)稱OBS)與反電性的碳?xì)浔砻婊钚詣榛句@鹽[CnH2n+1NR3Br(CnNR),n=8,10,12,R=CH3(M),CH2CH3(E)]的復(fù)配性能,結(jié)果表明,通過(guò)與CnNR復(fù)配,OBS的cmc和γcmc均大幅

6、下降,達(dá)到了全面增效的結(jié)果。不同摩爾比的OBS-CsNE混合體系中,摩爾比為1:1時(shí)表面活性最好,cmc和γcmc均最小;偏離等摩爾比時(shí),OBS過(guò)量時(shí)混合體系的cmc小于CsNE過(guò)量時(shí)混合體系的cmc,但γcmc相差不大。與單體系相比,OBS-C8NE混合體系的Γtm明顯增大、Amin明顯變小。OBS與不同疏水鏈長(zhǎng)的CnNE復(fù)配時(shí),cmc規(guī)律為:CsNE＞C10NE＞C12NE,表明CnNE疏水鏈長(zhǎng)的增加能降低混合體系的cmc。通過(guò)比較