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含氟表面活性剂的特性和应用领域

来源:石家庄市海森化工有限公司  日期:2016-08-16 11:48:44  属于:行业动态
文章摘要:含氟表面活性剂(简单FS)是近些年来逐步商品化的一种特殊性能的表面活性剂。与普通表面活性剂不同之处,含氟表面活性剂主要以全氟烷基或全氟烯基或部分氟化了的烷基等作为表面活性剂中的疏水基部分,然后再按需要引入适当的连接基及亲水基团,根据亲水基团性质的不同,分别制得阴离子型、阳离子型、非离子型及两性型等不同系列的含氟表面活性剂产品。
含氟表面活性剂的特点
含氟表面活性剂(简单FS)是近些年来逐步商品化的一种特殊性能的表面活性剂。与普通表面活性剂不同之处,含氟表面活性剂主要以全氟烷基或全氟烯基或部分氟化了的烷基等作为表面活性剂中的疏水基部分,然后再按需要引入适当的连接基及亲水基团,根据亲水基团性质的不同,分别制得阴离子型、阳离子型、非离子型及两性型等不同系列的含氟表面活性剂产品。
 
由于含氟表面活性剂结构上的特殊性,以氟原子取代了普通表面活性剂中疏水基团上的氢原子,把C-H键的结构转变为C-F键的形式,因此它显示出氟碳烃所特有的一些优良性能,同时它具有既憎水又憎油的特性。含氟表面活性剂的高表面活性,取决于其分子碳氟键所具有的极强疏水性及较低的分子内聚力。它能使水的表面张力降到很低的数值,而使用的浓度却很小。一般碳氢链的表面活性剂的应用浓度需在0.1%~1%之间,此时水溶液的表面张力只能降到30~35dyn/cm(1dyn=10-3N/m),需碳氟键表面活性剂的用量在0.005%~0.1%时,就能使水溶液的表面张力降至20dyn/cm以下。另外含氟表面活性剂在有机溶剂中也显示出良好的表面活性,特别是引入了N-取代的全氟辛酰胺类,它能使碳氢炔类溶剂降低表面张力5~15dyn/cm,含氟表面活性剂所体现出的优良的热稳定性及化学惰性,主要是由于氟碳链憎水基取代碳氢链的憎水基后,由于C-F键的键能(116kcal/mol)大于C-H键的键能(99.5kcal/mol),因此C-F键要比C-H键稳定,不易发生断裂。又由于氟原子取代氢原子后,因氟原子的体积比氢原子的大,使得C-C键因氟原子的屏蔽作用而得到保护,所以使原来键能不太高的C-C键也稳定了,这样使得C-C键也稳定了,这使得含氟表面活性剂具有碳氢表面活性剂所没有的化学稳定性及热稳定性。例如:C9F17OC6H4SO3K的使用温度可以在300℃左右,而此化合物的中间体C9H17OC6H5在50%的硫酸或25%的氢氧化钠水溶液中,在80℃时处理48小时也不会分解。
 
有研究表明,含氟表面活性剂的高表面活性是由于其分子间的范德华力小造成的,活性剂分子从水溶液中移至溶液表面所需的张力小,导致了表面活性剂分子在溶液表面大量地聚集,形成强烈的表面吸附,而这类化合物不仅对水的亲和力小,而且对碳氢化合物的亲和力也较小,因此形成了既憎水又憎油的特性,但它对油/水界面的界面张力作用力不强,如将含氟表面活性剂与碳氢表面活性剂复配使用,利用含氟表面活性剂能选择性地吸附在水的表面,使表面张力降低;而碳氢表面活性剂能吸附在油/水界面上,使界面张力降低,这样就必定会提高水溶液的润湿性能。

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