氟碳表面活性剂的合成及性能研究

作     者：卢海燕 

作者单位：华中师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李中华

授予年度：2014年

学科分类：07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 0703[理学-化学] 

主      题：氟碳表面活性剂 季铵盐型表面活性剂 表面性能 合成 复配 

摘      要：氟碳表面活性剂由于分子中含有氟碳链使其具有高表面活性、高热稳定性和高化学稳定性,加之其既憎水又憎油,具有优良的润湿性、斥油性、低摩擦性、抗静电、渗透性以及防污等性能,而且用量少、性能优,在一些领域有着不可被替代的作用,目前主要用于要求较高的特殊场合和普通碳氢表面活性剂难以胜任的领域,因此在开发和应用方面都受到人们的特别关注。本文较为全面地对氟碳表面活性剂的分类、特点、性质、应用及研究进展等方面的情况作了综述。 以全氟丁基磺酰氟和全氟己基磺酰氟为基本原料,合成了二十多种含氟季铵盐型和甜菜碱型氟碳表面活性剂。通过GC-MS、红外光谱,核磁共振等方法对中间产物及目标产物的结构进行了表征,测定分析了它们水溶液的表面张力、临界胶束浓度、发泡倍数、复配、铺展、洗涤、润湿、乳化等性能,还测定了部分表面活性剂的Krafft点。通过选择不同溶剂、控制反应物料比、反应温度、反应时间等因素进行实验,探究出较为适宜的合成路线,优化了反应条件。 对所测试的数据进行处理分析,发现其结构与性能存在一定的联系和规律。表现为亲油基碳连越长其水溶液表面张力越低,亲油基的分支、亲油基性质也对其表面活性产生较大影响。实验还发现在疏水基结构相同的情况下甜菜碱型比季铵盐型氟表面活性剂表现出更高的表面活性,因此亲水基类型对表面活性和临界胶束浓度也存在一定的影响。 将所合成的表面活性剂与辛基磺酸钠和十二烷基硫酸钠这两种常用的碳氢表面活性剂进行复配,发现含全氟丁基链段比含全氟己基链段的氟碳表面活性剂具有更好的复配性能,其复配液表现出良好的铺展性,可以在环己烷上迅速铺展,表现出在轻水泡沫灭火剂中的应用潜力,并对铺展时间和铺展量作了具体测定,为它们在石油化工和消防领域的应用提供了一定的参考价值。通过复配实验选择出几个复配效果较好的产品进行配方研究,得到两个较好的配方并用于抑蒸剂使用,发现具有很好的抑蒸效果。