全氟丁基酰胺類含氟表面活性劑的合成及性能.pdf

1、含氟表面活性劑是一種特殊表面活性劑，是已知的表面活性劑品種當中表面活性最高的一種。它在消防、洗滌、紡織、殺菌等諸多工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。陽離子含氟表面活性劑是含氟表面活性劑最重要的品種之一，目前市面上常用的陽離子含氟表面活性劑是以全氟辛基磺酸(簡稱PFOS，分子式C8F17SO3H)或全氟辛酸(簡稱PFOA，分子式C8F15O2H)為起始原料，通過酰胺化生成含氟中間體，繼而再引入各種親水基團而合成的。因為PFOS和PFOA的成本低廉，

2、所以此類表面活性劑也在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。但是近期的研究表明，此類含氟表面活性劑在人和動物體內(nèi)極難降解，并且有一定的毒性，會對人體的健康和生態(tài)環(huán)境造成危害。歐盟已于2008年起嚴格限制PFOS和PFOA類表面活性劑的使用。所以需找合適的含氟替代品成為含氟表面活性劑研究領(lǐng)域的新熱點。國外很多學者和公司對含氟替代品的開發(fā)已經(jīng)比較成熟，但是由于其工業(yè)應(yīng)用性較強，很多都是以專利的形式保護起來，公開發(fā)表和報道的很少，這就使得其他學者在借鑒研究成果方面

3、受到了很大的限制。國內(nèi)在含氟替代品的開發(fā)上還處于起步階段，較其他發(fā)達國家相差很遠。
　　本文研究的目的就在于合成一種新的含氟表面活性劑，并對其性能進行評價，為我國含氟替代品的研究做出實驗和理論支撐。已經(jīng)有文獻報道表明，碳氟鏈的鏈長小于等于4的含氟表面活性劑，對環(huán)境的危害已經(jīng)微乎其微，可以不必考慮了。所以本文選取了全氟丁酸作為原料，分別與N,N-二甲基-1，2-乙二胺[NH2(CH2)2N(CH3)2]和N,N-二甲基-1，3-丙二

4、胺[NH2(CH2)3N(CH3)2]反應(yīng)制成兩種不同的含氟中間體，N,N-二甲基乙基全氟丁酰胺[C4F7ONH(CH2)2N(CH3)2]和N,N-二甲基丙基全氟丁酰胺[C4F7ONH(CH2)3N(CH3)2]。然后兩種中間體分別用鹽酸酸化得到兩種鹽酸鹽;兩種中間體分別跟溴乙烷、1-溴代正丁烷、1-溴代正己烷、1-溴代正辛烷進行季銨化得到八種季銨鹽。用單因素實驗優(yōu)化了中間體的合成條件。然后測試了其溶解性、表面張力、接觸角和抑菌性。<

5、br>　　溶解性測試表明，十種產(chǎn)物均具有較好的溶解性能，親水基上碳氫鏈長度的增加會降低此類表面活性劑的溶解性。
　　表面張力測試結(jié)果表明，此類表面活性劑有著很好的表面活性，CMC也較低，親水基團碳氫鏈的增長和中間連接基團碳氫鏈的增長都可以降低此類表面活性劑的表面張力和CMC。測試了八種季銨鹽產(chǎn)物在酸性(pH=1)、堿性(pH=13)和外加鹽(0.1mol·L-1NaCl)條件下的表面張力。測試結(jié)果表明，酸性條件下八種季銨鹽產(chǎn)物的表

6、面張力會略微降低，但是CMC會升高，原因是H離子的屏蔽作用;八種季銨鹽表面活性劑在堿性環(huán)境中表面張力會升高，喪失部分表面活性，有一定的抗堿性，主要原因是OH-的影響;外加鹽條件下其表面張力不變并且CMC降低，原因是Na離子的屏蔽作用。
　　接觸角測試結(jié)果表明此類表面活性劑在石蠟和PET表面具有良好的潤濕性能。
　　抑菌性測試表明，八種季銨鹽產(chǎn)物還具有一定的抑菌性能，并且親水基上碳氫鏈增長時對抑菌性有一定的增強作用，當連接基團