含氟表面活性劑的性能及應(yīng)用

含氟表面活性劑是目前最受青睞的特種表面活性劑，相比于傳統(tǒng)的碳?xì)浔砻婊钚詣砻婊钚詣┑挠昧可?，降低水溶液表面張力的作用?qiáng)，同時(shí)可以跟其它表面活性劑起到很好的復(fù)配效果，可以應(yīng)用于石油、消防、涂料、造紙等很多領(lǐng)域。

碳氧表面活性劑結(jié)構(gòu)上的氧原子被氟原子部分或者全部替代被稱為含氟表面活性劑。它具有高表面活性、高耐熱穩(wěn)定性、高化學(xué)穩(wěn)定性、憎水性和憎油性的“三高”、“兩憎”的獨(dú)特性能，是20世紀(jì)最重要的化工產(chǎn)品之一，在許多特殊的領(lǐng)域中有著不可替代的作用。

一、含氟表面活性劑的性能

1 含氟表面活性劑的穩(wěn)定性

氟是自然界中電負(fù)性最高的元素，所以碳氟鍵的共價(jià)鍵具有離子鍵的性能，鍵能很高，可達(dá)415J/mol，又因?yàn)楣矁r(jià)鍵合的氟原子的原子半徑比氧原子大，可有效地將全氟化的鍵屏蔽保護(hù)，因此相比之下含氟表面活性劑具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。例如，將全氟辛基磺酸在濃硝酸中反應(yīng)溫度加到170℃也沒(méi)有被分解；同時(shí)與其他的過(guò)氧化氧或者聯(lián)氨等反應(yīng)時(shí)也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常。

2 含氟表面活性劑的溶解性

含氟表面活性劑在水溶液的溶解度完全取決于其極性基團(tuán)和碳氟基的結(jié)構(gòu)，其溶解度隨著鏈長(zhǎng)的增加而降低。例如甲烷在水中的溶解度是四氟甲烷的7倍。由于碳氟鏈不僅憎水、憎油，而且難溶于極性和非極性有機(jī)溶劑，所以它在固體表面單分子層不會(huì)被非極性液體所潤(rùn)濕，從而使全氟表面活性劑能大大的降低水、碳氧化合物液體、其他有機(jī)溶劑的表面張力。

3 含氟表面活性劑的表面活性

由于碳氟鍵比較穩(wěn)定，發(fā)生反應(yīng)不易斷裂，在酸堿溶液中穩(wěn)定存在，因此含氟表面活性劑有很好的表面性能；主要是是因?yàn)樘挤I不容易被極化，氟原子半徑比氧原子要大，這樣就能使碳原子完全遮蓋住。碳氟鏈的作用力遠(yuǎn)小于碳?xì)滏湹淖饔昧?，因此從水相遷移到含氟表面活性劑表面時(shí)做很小的功，所以可以將水的表面張力降到很低，比傳統(tǒng)碳氧表面活性劑的作用效果更佳。

4 含氟表面活性劑的水溶液在油面上的鋪展

含氟表面活性劑最突出的性質(zhì)之一是其水溶液可在烴油表面鋪展。

當(dāng)一種液體滴加于另一種液體的表面時(shí)，會(huì)出現(xiàn)三種情況

①液滴下沉至底部，如水滴入油面

②液滴懸浮于液面，如一滴石蠟在水面上；

③液滴在另一液體表面鋪開(kāi)形成一層液膜，如長(zhǎng)鏈的醇在水面上鋪展。第三種情況我們將其稱為液體在液體上的鋪展。

若使水溶液在油面上鋪展，則必須滿足鋪展條件，即鋪展系數(shù)S_w/o>0。

S_w/o=Y_o-Y_w-Y_w/o>0

其中Y_o、Y_w、Y_w/o分別表示油、水溶液的表面張力及油水界面張力

在日常生活中純水不能在油面鋪展，碳氟表面活性劑水溶液也不能在油面鋪展。但當(dāng)氟表面活性劑加人水中時(shí)，水溶液的表面張力可降到20mN/m以下（甚至在15mN/m左右，油的表面張力通常在20~30mN/m）。含氟表面活性劑水溶液因其極低表面張力使其可以在油面鋪展形成一層水膜。

二、含氟表面活性劑的應(yīng)用

1 用作分散劑

含氟表面活性劑在各種氟樹(shù)脂的分散聚合時(shí)可作分散劑使用。另有研究報(bào)導(dǎo),含氟表面活性劑也可用于PVC的反應(yīng)過(guò)程中。

2 用作滅火劑

含氟表面活性劑在滅火劑上的應(yīng)用可分為“輕水”滅火劑、氟蛋白泡沫滅火劑和抗極性溶劑滅火劑三種,其完全控止火的時(shí)間可在90sec以內(nèi)。

3 用作脫模劑

由含氟表面活性劑制備的脫模劑已形成系列化產(chǎn)品，有溶劑型的，也有水劑型的，它不但可用于高聚物彈性體的加工業(yè)，而且在剛性體的加工行業(yè)(如：銅、鋼管的抽拉、壓鑄件的沖壓加工等)也可使用，并得到用戶的高度評(píng)價(jià)。

4 用作抗靜電劑

由含氟表面活性劑配制的集清洗、防塵為一體的抗靜電劑，經(jīng)測(cè)試：對(duì)PVC片基處理后，其表面電阻由原來(lái)的1012Ω降低至108Ω。用其對(duì)錄像機(jī)磁鼓、磁頭表面清洗，效果遠(yuǎn)比一般的清潔劑或清潔帶優(yōu)越。用此抗靜電劑還可對(duì)家電、熒屏及其它高檔家具、精密儀器等進(jìn)行表面清洗與防塵，且不產(chǎn)生任何副作用。

5 用作流平劑

在顏料、涂料等產(chǎn)品中加入少量含氟表面活性劑后，可防止固結(jié)，改善分散性，防止產(chǎn)生氣泡，使色澤更均勻。

6 用作防水防油劑

由含氟表面活性劑制備的防水防油劑，對(duì)纖維及織物處理后，既可使其具有防水、防油的性能，又不影響其本身的物理特性。

7 其它應(yīng)用

把含氟表面活性劑加入地板蠟中，可改善地板的光澤，增加其耐磨性及抗污染性。含氟表面活性劑還可用于石油回收用助劑、海面上的集油劑、金屬防腐劑及金屬光澤處理劑等等。(來(lái)源：實(shí)建化學(xué))