含氟表面活性剂发展简况

    含氟表面活性剂(简称：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，FS主要以全氟烷基或全氟烯基或部份氟化了的烷基等作为表面活性剂中的疏水基部份，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、非离子型及二性型等不同系例的FS产品。

    1FS的特性

    由于FS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。FS的高表面活性，取决于其分子中碳氟键所具有的极强的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30-35达因/厘米，而碳氟链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20达因/厘米以下。另外FS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，它能使碳氢烃类溶剂降低表面张力5-15达因/厘米，FS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(116千卡/摩尔)大于C-H键的键能(99.5千卡/摩尔)，因此C-F键要比C-H键稳定，不易断裂。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FS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的使用温度可在300℃左右，而此化合物的中间体C9F17OC6H5在50%的硫酸或25%的氢氧化钠水溶液中，在80℃时处理48个小时也不会分解。

    有研究表明，FS的高表面活性是由于其分子间的范德华引力小造成的，活性剂分子从水溶液中移至溶液表面所需的张力小，导致了活性剂分子在溶液表面大量的聚集，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能力不强，如将FS与碳氢表面活性剂复配使用，利用FS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。

    2FS的应用

    鉴于FS所的特性，故它在某些领域中的应用性很强，特别在工业领域中有多方面的用途。表1所列的FS的用途分类简况。

    部份应用简介：

    2.1分散剂：FS在各种氟树脂的分散聚合时可作分散剂使用。在四氟乙烯，三氟氯乙烯，偏氟乙烯等含氟单体的乳化分散聚合中都使用了FS作分散剂。据粗略统计，到1980年左右，在四氟乙烯乳液聚合上所使用的FS的量约达80吨/年左右。日本旭硝子公司统计，在80年代初，日本用于制造分散氟树脂的FS的量已达5吨/年。另有研究报导，FS也可用于PVC的反应过程中。

    2.2灭火剂：FS在灭火剂上的应用可分为“轻水”灭火剂、氟蛋白泡沫灭火剂和抗极性溶剂灭火剂三种，其完全控止火的时间可在90秒以内，有的可降至45秒以下。