长链氟碳表面活性剂

长链氟碳表面活性剂

    长链氟碳表面活性剂指氟碳表面活性剂中的氟碳链比通常的8碳的氟碳烷基C₈F₁₇—更长，例如l2碳以上的氟烷基。也指氟碳表面活性剂中的亲水基为较长的碳氢链，例如聚氧乙烯链 ，n可为7至90不等的链长。当长氟碳链为全氟的氟碳烷基(特别是直链)时，其柔软性显然较差(与相应的碳氢链比较)，因此常以带醚键的氟碳链充当长链，一方面有较好的柔软性，另一方面也由于醚键的存在增加了其在极性溶剂中的溶解度。这些带醚键的长氟碳链可以是六氟丙烯环氧(HFPO)的齐聚物，也可以是四氟乙烯环氧(TFEO)的齐聚物。六氟丙烯环氧在操作时比较安全(指爆炸的危险性，但仍有相当的毒性，例如对心脏的伤害，所以操作时必须在通风橱中进行，而且必须确保排风有效)，但价格较高。四氟乙烯环氧在操作中容易爆炸，但价格低。以六氟丙烯环氧齐聚物为长氟碳链的阴离子氟碳表面活性剂举例如下^[8]：

有类似氟碳链的非离子氟碳表面活性剂(HFPO)_n—Ar可溶于芳香有机溶剂，如甲苯、二甲苯等，可以降低这些有机溶剂的表面张力^[8]。Ishikawa等^[8]发现这些氟碳烷基苯降低表面张力的能力随着HFP0链长的增加而增加。而Abe等^[9]人所报道的结果却与这一结果互相矛盾。如果两种研究条件经证实是完全可以比较的，那么这一差别的真正原因还有待研究解决。

    Monduggi等人用含全氟碳烷基和含醚键的氟碳链的阴离子表面活性剂作为乳化剂制备三组分或四组分的含氟聚醚油的水．油微乳液。乳化剂有如下结构：

R_F(OCF₂CF₂)_n(OCF₂)_mCF₂COONH₄   

相对分子质量723         R_F为全氟烷基

    不需要使用共乳化剂，却有类似双链的离子表面活性剂(如溴化双十二烷基二甲基铵)的效果。

    Houghton^[10]用四氟乙烯的五聚体与聚乙二醇(相对分子质量1000)反应制备氟碳表面活性剂：

C_l0F_l90(CH₂CH₂0)₂₃C_l0F_l9

    用四氟乙烯五聚体的衍生物苯磺酰氯制备：

C_l0F_l90C₆H₄S0₂0(CH₂CH₂0)₂₃0₂SC₆H₄C_l0F_l9

    用聚乙二醇与C₇F₁₅COCl反应制备：

C₇F₁₅C00(CH₂CH₂0)₂₃0C₇F₁₅

    这些非离子氟碳表面活性剂可以改善涂料的光亮效果和颜料的光泽。

    另外平均分子链长如下式所示的长链氟碳表面活性剂是用于香波很好的表面活性剂。此表面活性剂可由1H，1H，2H，2H，3H-全氟-l，2-壬烯环氧与叔丁基缩水甘油酯合成^[11]。

C_l0F_2lCH₂CH₂0{[CH₂CH(CH₂C₆F₁₃)0]₅[CH₂CH(CH₂0H)0]₁₈}H

    也有人从马来酸与全氟烷基硫醇合成如下的长链氟碳表面活性剂。

    目前已合成的长链氟碳表面活性剂就其表面活性而言似乎都不及8碳左右的氟碳表面活性剂，例如此类氟碳表面活性剂在水溶液中只能使其表面张力降至20mN／m左右。但此类氟碳表面活性剂仍有一些特殊的应用，如作为蛋白泡沫灭火剂的特效添加剂。

    在以四氟乙烯调聚方法生产氟碳表面活性剂的工艺中不可避免地产生高碳链的副产物，通常在12碳以上(详见合成方法章节)。这些长碳链氟碳碘代烷副产物按通常的方法合成氟碳表面活性剂是．很困难的，而且合成产物溶解性能很差。在解决了这些技术困难以后作者合成了如下的新型长链氟碳表面活性剂(详见合成方法部分)：

R_FS0₂0(CH₂CH₂0)_nH

式中R_F为≥l2碳全氟烷基，通常为C_l2、C_l4、C_l6、C₁₈混合物，(CH₂CH₂0)_n相对分子质量为400、600、1400、2000、4000、6000。不同分子量可调节表面活性剂的溶解度。这些表面活性剂可使其水溶液的表面张力降至30mN／m。如加入增效剂可使水溶液表面张力降至21mN／m(详见物化性质章节)。