全氟辛烷磺酸/全氟辛酸替代物——新型含氟表面活性剂的研究进展

全氟辛烷磺酸/全氟辛酸(PFOA/PFOS)由于存在有争议的环境污染和生物蓄积等问题,已经成为全世界关注的焦点之一,寻找能够替代PFOA/PFOS的新型含氟表面活性剂具有重要的意义.本文综述了可能替代PFOA/PFOS新型含氟表面活性剂的合成路线和方法,并按照分子结构进行了分类,着重介绍了以下4类:①端基为CF₃O或(CF₃)₂N系列表面活性剂;②短氟链系列表面活性剂;③基于VDF或TFP系列表面活性剂;④全氟聚醚系列表面活性剂;同时对4类新型替代物的表面活性、生物降解性及在乳液聚合中的应用进行了归纳总结.目前PFOA/PFOS替代物的研究趋势,主要朝着降低含氟表面活性剂中氟元素比例、含减少氟链“有效长度”及插入N、O等杂原子等方向发展,使得新型含氟表活性剂更易降解、更环保、更安全.     

磷酸型含氟表面活性剂的合成及性能研究

报道了一种以全氟己基乙醇、五氧化二磷为原料,通过酯化反应制备新型磷酸型含氟表面活性剂的新方法,并对产品结构及表面张力性能进行了表征,证实了反应确实生成了磷酸型含氟表面活性剂。反应中探讨了氟醇种类、中和试剂、以及磷酸根来源等因素对产品表面张力性能的影响,优选出了一种表面张力低达17. 2 dyn/cm的新型磷酸型含氟表面活性剂。此新型磷酸型含氟表面活性剂是以全氟己基乙醇、五氧化二磷为原料,氨水作中和试剂合成。     

无PFOA的含氟表面活性剂对PVDF树脂合成的影响

采用全氟辛酸(PFOA)的替代品含氟表面活性剂T-5为乳化分散剂,合成了不含PFOA的涂料级聚偏氟乙烯(PVDF),并研究了T-5用量、相对分子质量及其分布对产品性能的影响;研究了产品乳液粒径、粒子形貌等对涂料分散性以及漆膜性能的影响。     

含氟表面活性剂的制备和应用

含氟表面活性剂(简称:FS)是近些年来逐渐商品化的一种特殊性能的表 面活性剂.与普通活性剂不同之处在于,FS主要以全氟烷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,然后根据需要引入适当的连接基和亲水基团.目前,FS由于其卓越的性能成为表面活性剂中最重要和最具发展潜力的品种.     

新型含氟季铵盐表面活性剂的合成与表面性能

以N-甲基二乙醇胺(MDEA)和全氟己基乙基碘为主要原料,合成了一种新型的含氟季铵盐表面活性剂。通过单因素和正交实验,考察了溶剂、反应温度、反应物摩尔比、溶剂体积和反应时间对MDEA转化率的影响,探讨优化出最佳工艺条件:溶剂为正丁醇,反应温度90℃,n(全氟己基乙基碘)∶n(MDEA)=2.5∶1,溶剂体积为8 mL,反应时间为42 h,转化率达到93.75%。通过傅里叶红外吸收光谱、质谱和核磁共振谱对目标产物进行表征,并通过测定其水溶液的表面张力研究了产物的表面活性。其临界胶束浓度(CMC)为1.518 mmol/L,临界胶束浓度下的表面张力(γCMC)为9.3 mN/m;单分子饱和吸附量、单分子饱和吸附面积和胶束化标准自由能分别为0.354×10-10 mol/cm2、4.69 nm2和-26.03 kJ/mol。与同类产品相比较,产物具有优异的表面性能。     

超声波降解全氟辛烷磺酸和全氟辛酸的动力学

引 言 全氟辛烷磺酸基化合物和全氟辛酸化合物是一类重要的全氟化表面活性剂,也是其他许多全氟化合物的重要前体.自20世纪60年代电化学氟化反应方法应用于全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)等全氟化合物的生产以来,已有上百种含有磺酰基的全氟有机化合物系列产品被开发生产并获得大量应用[1-2],美国3M公司曾是世界上最大的PFOS和PFOA生产厂家.     

含氟两亲防污聚合物的合成与表征

利用原子转移自由基聚合(ATRP)技术合成了含氟两亲防污聚合物聚乙二醇-聚苯乙烯-聚全氟己基乙基丙烯酸酯(PEG-b-(PS-b-PFHEA)4).首先利用ATRP制备了含聚乙二醇与聚苯乙烯的两亲星形嵌段聚合物PEG-b-PS4其中的C-CI活化点进一步引发含氟单体-全氟己基乙基丙烯酸酯(PFHEA)的活性聚合.利用核磁共振氢谱(1H-NMR)和凝胶色谱(GPC)对其结构组成与分子质量及其分布进行表征.该含氟共聚物膜表面,以聚苯乙烯为锚定点,疏水的含氟嵌段具有低表而能,而亲水的PEG嵌段与水接触具有较低的界而能.该聚合物具有微相分离功能,可导致白组装现象的发生.这种具有两亲性的聚合物涂层可抑制蛋白质吸附或海洋生物附着,可作为良好的防污材料.     

可聚合阳离子含氟表面活性剂在含氟丙烯酸酯乳液聚合中的应用

以可聚合阳离子含氟表面活性剂N-(乙酸全氟辛基乙基酯)-N-(乙醇丙烯酸酯)二甲基溴化铵(PF8DM)为乳化剂,进行含氟丙烯酸酯的细乳液聚合研究,考察了PF8DM用量对单体转化率和凝胶率的影响,PF8DM用量对乳液的稳定性和表面性能的影响;分别采用PF8DM和十六烷基三甲基溴化铵作为乳化剂考察其对乳胶膜性能的影响。结果表明,当PF8DM含量为单体总质量的4%时,单体转化率达95%,凝胶率为0.6%;所得乳液具有优异的贮存、稀释、离心稳定性;当PF8DM用量为单体总质量的6%时得到的乳胶膜接触角达118.6°。在总含氟量相同的条件下,采用PF8DM为乳化剂制备的含氟丙烯酸酯乳液,其乳胶膜的吸水率大大降低,拒水性也明显增强。     

在微乳液形态下制备含氟聚合物的方法及设备

正1种在微乳液形态下制备含氟聚合物的方法,包括以下步骤:1)将纯水、表面活性剂、助表面活性剂、液态含氟单体以及光引发剂在反应容器内充分混合,形成含氟单体和水组成的O/W微乳液;2)将步骤1形成的O/W微乳液置于紫外线灯下照射,引发聚合反应,生成微乳液形态的含氟聚合物,未聚合的液态含氟单体在反应热的作用下转化为气态含氟单体;3)将步骤2中生成微乳液形态的含氟聚合物和气态含氟     

一种新型含氟聚醚表面活性剂的合成与性能研究

以CH2=CH（CH2）9O（CH2CH2O）12H为原料合成了一种新型部分含氟的聚醚表面活性剂F（CF2）4CH2CHI（CH2）9O（CH2CH2O）12H。其具有良好的热稳定性,分解温度为230～410℃,在达到临界胶束浓度0.49 mmol/L时可将水的表面张力降至25.31 mN/m。这种表面活性剂与全氟辛酸铵（PFOA）有相近的表面性能,有望成为PFOA良好的替代品。     

双尾及多尾氟表面活性剂在有机溶剂中的表面活性研究

拟通过增加油溶性氟表面活性剂分子中碳氟链的数目,从而增大有机溶剂表面吸附层的碳氟链密度,以提高其降低有机溶剂表面张力的能力。合成了2个系列的氟表面活性剂:将全氟辛基磺酰氟与二胺(NH_2(CH_2)nNH_2,n=2,3,6,10)反应,合成以磺酰胺键为连接基、分子中含有2个碳氟链的油溶性氟表面活性剂;通过全氟辛酸与多元醇(乙二醇、1,2-丙二醇、丙三醇和季戊四醇)反应,合成以酯键为连接基、分子中分别含有2,3和4个碳氟链的油溶性氟表面活性剂。研究了这2个系列氟表面活性剂在乙醇、乙酸乙酯、丁酮以及乙醇-乙酸乙酯-丁酮三元混合溶剂中的表面活性,考察了氟表面活性剂分子结构、溶剂种类对表面活性的影响。结果显示,单纯增加碳氟链数目与降低表面张力之间不具有必然的依赖关系,分子整体构型也很重要,同时有机溶剂的种类对氟表面活性剂溶液的表面张力有显著影响。     

Synthesis and Surface Activities of Novel Succinic Acid Monofluoroalkyl Sulfonate Surfactants

Two environmentally friendly succinic acid monofluoroalkyl sulfonate surfactants were synthesized from maleic anhydride and polyethylene glycol mono (1H,1H,7H‐dodecafluoroheptyl) ether, i.e. H(CF₂)₆CH₂OCH₂CH₂OCOCH(SO₃Na)CH₂COOH (FEOS‐1) and H(CF₂)₆CH₂(OCH₂CH₂)₃OCOCH(SO₃Na)CH₂COOH (FEOS‐3). The obtained surfactants were characterized by FT‐IR, ¹H NMR, ¹³C NMR and ¹⁹F NMR in detail. The synthesized fluorinated surfactants have a high thermal stability on the basis of thermogravimetric analysis. Their surface properties were examined and the results show that FEOS‐1 and FEOS‐3 surfactants can reduce the surface tension of water to 25.55 mN m^?1 at 10.25 mmol L^?1 and 21.63 mN m^?1 at 8.33 mmol L^?1, respectively; meanwhile, the introduction of oxyethylene groups enhances the hydrophilicity and micellar forming ability and the longer oxyethylene chains the better surface properties. The Krafft points (K_p) of FEOS‐1 and FEOS‐3 were both below 0 °C, which was lower than perfluoro‐n‐heptanesulfonic acid sodium salt (n‐C₇F₁₅SO₃Na, K_p = 56.5 °C) at a similar length of fluorocarbon chains. Comparison studies on two surfactants above and the conventional fluorocarbon surfactants, perfluorooctanoate of ammonium (PFOA) show that the surfactants have comparable properties to PFOA, thus offering an environmentally friendly synthesizing alternatives to PFOA.     

Synergistic solubilization of decafluorobiphenyl by micelles of fluorocarbon surfactants

Solubilization of decafluorobiphenyl (FBIP) by surfactants in aqueous solution was examined to investigate the properties of micelles composed of surfactants having a per-fluorocarbon chain. Fluorocarbon surfactants solubilize FBIP better than hydrocarbon surfactants. Significant solubilization by fluorocarbon surfactants was observed upon addition of salt. Highly synergistic solubilization of FBIP using surfactant mixtures was also observed for fluorocarbon and hydrocarbon surfactants in the presence of salt. The high solubilization ability of surfactants can be attributed to micelle growth. A simple geometrical consideration of molecular packing in micelles revealed that the characteristic micelle is composed of bulky fluorocarbon chains. The solubilization behavior accompanied by micelle growth would be closely associated with a change in interfacial contact area between the micelle core and bulk water. The behavior of fluorescence intensity of micelle-solubilized FBIP also indicated a change in micropolarity of fluorocarbon micelles accompanied by micelle growth.     

The Impact of In‐situ Fabric Surface Energy on Dehydration of Fabrics

Reducing liquid surface tension is widely used to increase the efficiency of the centrifugal dehydration in textile wet processing. However, increasing the dehydration efficiency by decreasing fabric surface energy is seldom studied. In this work, the impact of in situ fabric surface energy on residual moisture content (RMC) of fabrics in the dehydration processes was investigated. Different types of fluorocarbon surfactants including cationic, anionic, nonionic and amphoteric were adopted as additives in this study. The liquid surface tension and RMC were efficiently decreased when fluorocarbon surfactants were used. Notably, a cationic fluorocarbon surfactant displays similar surface tension but distinct dehydration efficiency. The in situ fabric surface energy was evaluated by measuring the n‐octane contact angle on the cotton fabric surface under the surfactant solution using the captive bubble method. It was found that the cationic fluorocarbon surfactant system gave the lowest fabric surface energy, which was probably because cationic fluorocarbon surfactants are easier to adsorb onto the surface of cotton fabric to form a fluorocarbon layer. The chemical composition (¹⁹F, ¹²C and ¹⁶O) analysis of the cotton fabric surface by X‐ray photoelectron spectroscopy confirms the hypothesis.     

Fluorocarbon-hydrocarbon interactions in interfacial and micellar systems

The interactions of fluorocarbons and hydrocarbons in liquid mixtures are known to be highly nonideal. Recent research has indicated that the unusual characteristics of such interactions have a significant influence on the behavior of many interfacial and micellar systems in which such interactions occur. Results from several different studies are presented. These involve (a) properties of partially fluorinated surfactants and lipids, including comments on the use of fluorine substituted groups as spectroscopic probes; (b) surface tensions of nonideal mixtures of liquid fluorocarbons and hydrocarbons and their interfacial tensions against water; (c) adsorptions of fluorocarbon and hydrocarbon surfactants to air/water, hexane/water, and perfluorohexane/water interfaces and a comparison of relative affinities; (d) formation of mixed micelles of fluorocarbon and hydrocarbon surfactants and evidence of partial miscibility of micelles; (e) comparison of adsorption of fluorocarbon and hydrocarbon surfactants to graphon; and (f) comparison of wetting of hydrocarbon-like solids by aqueous solutions of fluorocarbon and hydrocarbon surfactants.     

碳氟表面活性剂在有机液体中的表面活性

从不同的碳氟链（ 包括四氟乙烯五聚体衍生物、全氟丙烯环氧齐聚体衍生物以及全氟烷基衍生物等） 出发, 制备了多种碳氟化合物。通过表面张力测定,研究了碳氟化合物在甲苯、正己烷、正癸烷、环己烷等烃类化合物以及在氯仿、硝基甲烷、二甲亚砜、正丁醇等极性化合物中的表面活性。探讨了表面活性剂结构对其表面活性的影响。     

新型氟碳表面活性剂在灭火剂中的应用研究

氟碳表面活性剂因其高表面活性、高耐热稳定性、高化学稳定性以及带有氟元素的烃基同时具有憎水性和憎油性的特点在消防灭火领域广泛应用。对表面活性剂的结构、分类、特性、合成方法、在消防领域应用方面进行了系统阐述,最后进行了展望,以期对未来氟碳表面活性剂的研究有所帮助。     

特种表面活性剂和功能性表面活性剂（Ⅰ）——含氟表面活性剂的研究进展与发展趋势

简要介绍了含氟表面活性剂的结构、性质和分类,详细阐述了目前工业生产含氟表面活性剂的3种合成方法以及各种方法的优缺点,最后讨论了含氟表面活性剂在石油工业、消防和生物医药等领域的应用现状,并展望了其研究开发方向及发展趋势.     

氟碳表面活性剂工业应用研究进展

氟碳表面活性剂具有“三高”、“两憎”的特性，在一些特殊的工业领域发挥着极其重要的作用。着重分析近年来氟碳表面活性剂的主要工业应用现状，并预测了氟碳表面活性剂在今后的工业应用趋势。