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)勢在多個領(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)險的。2009年國際上就將這類物質(zhì)列入持久性有機污染物的名單，并且逐步開始在全球范圍內(nèi)禁用。國外的科研進展要遠優(yōu)于我國在這方面的發(fā)展，很多研究成果并不公開報道都以專利的形式保護起來。所以我國在這方面的科研工作進展越發(fā)緩慢，國內(nèi)需要付出高額的代價向

2、國外公司購買氟表面活性劑產(chǎn)品。本文的工作目的就是要研究開發(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今后氟表面活性劑的開發(fā)提供一定的實驗和理論支持。
　　 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)量的簡單氟化物。產(chǎn)品成本會比較低，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)了吊片法測試陽離子產(chǎn)物時的不足。實驗結(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，但是這兩個中間鏈長的增加和頭基體積的增大都會使得cmc下降。然后進一步重點研究了八種季銨鹽型陽離子氟表面活性劑產(chǎn)物。分別測試了在強酸性、強堿性和外加鹽情況下的對cmc的影響。通過測試發(fā)現(xiàn)強酸性條件和外加鹽條件下都會使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。在強堿性條件下季銨鹽類物質(zhì)會生成季銨堿，所以在測試中發(fā)現(xiàn)表面張力值大幅升高已不具有高的表面性能，所以就沒有再做進一步的測試分析。另外