氟碳表面活性劑的合成及性能研究

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1、3．4結(jié)構(gòu)表征????????????????????????????383．5本章小結(jié)????????????????????????????4l第四章陽離子型氟碳表面活性劑的性能測試及應用????????????424．1引言??????????????????????????????424．2復配性能測試??????????????????????????424．3鋪展性測試???????????????????????????454．4洗滌性能測試??????????????????????????464．5發(fā)泡性能測試?????

2、?????????????????????474．6潤濕性能測試??????????????????????????484．7乳化性能測試??????????????????????????494．8抑制揮發(fā)性能測試????????????????????????504．9本章小結(jié)????????????????????????????51第五章總結(jié)與展望??參考文獻??????????????????．致謝????”1．1引言第一章緒論所有的液體在一定條件下都有其各自的表面張力，在室溫條件下水的表面張力是72．75mN／m，己烷的表面張

3、力為18．43IllN／m，而苯的表面張力為28．89mN／m．如果我們把不同的物質(zhì)分別溶于水中，然后再測其水溶液的表面張力，會發(fā)現(xiàn)水的表面張力會發(fā)生變化，一般情況下會有三種情形出現(xiàn)，一種是加入溶質(zhì)后水的表面張力會增大，這種情況一般是蔗糖、一些多元醇類有機物以及無機鹽類；另一種情形是隨著溶質(zhì)的逐漸加入會使水的表面張力不斷下降；第三種情形是在較低濃度時隨著溶質(zhì)的增加水的表面張力急劇下降，當下降到一定程度后再繼續(xù)增加溶質(zhì)的量，水的表面張力也基本不再發(fā)生變化。從以上情形可以看出第一類為非表面活性類物質(zhì)，后兩類物質(zhì)都可以降低水的表面張力，但我們通

4、常把像第三類這樣在較低濃度時就能明顯改變?nèi)軇┍砻鎻埩Φ奈镔|(zhì)稱為表面活性劑Ⅲ。表面活性劑是一類應用特別廣泛，品種較多的重要的精細化學品，已被廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研、國防和日常生活等各個方面心刈，有”工業(yè)味精”之美譽拍1。隨著現(xiàn)代科技的高度發(fā)展，人們對特種表面活性劑的開發(fā)研究也有了新的重大突破，這里所指的特種表面活性劑主要是指含有氟、硅、硼、磷、鍺等的表面活性劑∞1，其中含氟表面活性劑口1是所有這些特種表面活性劑中最重要的一類，也是迄今為止表面活性最高的一類表面活性劑哺1，因此受到了人們的特別關(guān)注，尤其近幾年來這類表面活性劑得到了迅速發(fā)展

5、。我國的氟碳表面活性劑起步雖早，但由于投入力度不夠，尚未引起人們的普遍重視和關(guān)注，目前僅有少量產(chǎn)品上市，無論是產(chǎn)品的種類、數(shù)量、質(zhì)量還是其應用領(lǐng)域都無法與發(fā)達國家相比。1．2氟表面活性劑的特性從整體結(jié)構(gòu)上看，與普通碳氫表面活性劑相似，氟表面活性劑也是由親水基與疏水基兩部分組成的。其中親油基部分本質(zhì)上是降低表面張力的主力因素，其結(jié)構(gòu)如圖所示：匿至重圓圖中所示的RF為含氟的疏水基尾部，X一般為不含氟的親水基團，但有時為了滿足不同情況的需要這部分也會設計成油溶性基團。氟表面活性劑中的碳氟鏈段可1以是直鏈、支鏈或芳香結(jié)構(gòu)，碳氟鏈一般由氟和碳這兩種

6、元素組成如C．F。。+l-，有時為了滿足需要，也可能設計成同時含有其它多種元素如含有C、F、H、0、Si等元素，盡管如此，其親水基部分與普通表面活性劑類似。氟碳表面活性劑分子中含有氟碳鏈，是碳氫鏈中的氫原子被氟原子所取代的結(jié)果，由于C-F鍵與C—H相比具有較高的鍵能，所以氟碳表面活性劑具有較高熱穩(wěn)定性和高化學穩(wěn)定性，且具有既憎水又憎油的特性。由目前的數(shù)據(jù)來看，氟碳表面活性劑是表面活性最高的一種表面活性劑。綜上所述，氟表面活性劑的特性可以總結(jié)為“三高兩憎”。1．2．1氟表面活性劑的高表面活性氟碳表面活性劑是迄今為止所發(fā)現(xiàn)的表面活性最高的一種

7、，可以說這是由于氟碳鏈存在的原因，因為普通碳氫表面活性劑中憎水基的氫原子被氟原子取代后，所形成的氟碳鏈既憎水又憎油砷1，這使得它在有機溶劑中也表現(xiàn)出相當?shù)谋砻婊钚浴Ｈ绻谶@種表面活性劑分子中再引入極性較低的親油性基團時，則能更好的降低溶劑的表面張力，而且用很少的量便可發(fā)揮顯著作用，有時甚至可以使其水溶液的表面張力降到15—16mN／mn引，這是一般表面活性劑所不能達到的效果。1．2．2氟表面活性劑的熱穩(wěn)定性氟表面活性劑分子中含有氟碳鏈，是碳氫鏈中的氫原子被氟原子取代后的一種表面活性劑，由于氟原子的電負性較強而且半徑較小，故而C-F鍵比C—

8、H鍵穩(wěn)定的多，其鍵能可達452KJ／moln¨，而且由于氟原子的體積比氫原子的體積大，但又比其他元素的原子半徑小，當遇到高溫刺激時，首先斷裂的是C—C鍵，其次才是C-F鍵，由于氟原子產(chǎn)生的屏蔽