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含氟表面活性剂的性质

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-08-06  浏览次数:1789
核心提示:含氟表面活性剂的性质与烃类表面活性剂一样,含氟表面活性剂也有阴离子、阳离子、非离子及两性等多种类型,其含有的亲溶剂性基团

含氟表面活性剂的性质

与烃类表面活性剂一样,含氟表面活性剂也有阴离子、阳离子、非离子及两性等多种类型,其含有的亲溶剂性基团,除水外几乎对所有溶剂都显示表面活性。普通烃类表面活性剂的分子结构由两部分组成:即碳氢烷基(疏水基)和极性基团(亲水基)。氟表面活性剂有类似的分子结构,只是碳氢烷基由氟碳烷基所代替,极性基则大致相同。

氟表面活性剂的独特性能很大程度上依赖于疏水基的氟碳链结构,因此含氟表面活性剂经常应用于传统的表面活性剂所不能应用的特殊领域。现将含氟表面活性剂的特殊性能叙述如下。

良好的热稳定性和化学稳定性

氟原子电负性大、直径小,C—F键能高、键长短,C—C键因氟原子的屏蔽作用而得到保护,以及稳定性很高的全氟烷基的存在,使其保持高度的稳定性,因而使氟碳表面活性剂具有很高的热稳定性,耐酸性、高浓度碱性和强氧化剂等化学性能稳定;而在这些介质中无氟的表面活性剂是无法使用的。

氟表面活性剂可以在300℃以上条件下使用,如在硼砂玻璃上将全氟烷基羧酸加热到400℃,并无明显分解,但加热到550℃会分解出全氟烯烃及其它产物如氟化氢、二氧化碳等。而相应的全氟烷基羧酸盐较其相应全氟烷基羧酸易受热而分解,热分解温度在150~400℃范围。无水状态下的全氟烷基磺酸热稳定性较好,如无水全氟辛基磺酸加热到400℃,3h后才有少量分解产物被仪器检测出来,加热到500℃才会大量分解。全氟烷基磺酸盐热稳定性也较好,单比相应的全氟烷基磺酸稍差一点。

高表面活性

由于含氟表面活性剂具有特别低的表面自由能,因此它与大多数有机溶剂都缺乏亲合性,使它在有机溶剂中具有很高的表面活性能。而氟碳链之间较弱的相互作用使含氟表面活性剂在水中也呈现很高的表面活性。

由于含氟表面活性剂的高表面活性,使其在实际应用中使用浓度很低,用量很少。含氟表面活性剂可与很多不含氟的表面活性剂配合使用。由于协同效应,不仅增强使用效果,而且使含氟表面活性剂的使用总量降低。无论成膜材料使用的是乳胶,分散体或者是水还原性树脂,还是无溶剂或者溶剂性树脂,含氟表面活性剂的使用浓度为0.05%左右即可达到很好的使用效果,几乎可以应用于所有的配方体系。

优良的憎水、憎油性

由于含氟表面活性剂中的全氟碳链,C—F键的键能大,极化率小,键距短。碳氢链刚直无柔顺性,内聚能小,与极性分子的作用力弱,显示出明显的憎水憎油性。因此赋予含氟表面活性剂卓越的憎水、憎油性。

表1对含氟、含硅以及碳氢表面活性剂的性能做了简单的对比。


             
 

氟表面活性剂的毒性

尽管单质氟和离子性氟化物具有很强的毒性,但氟表面活性剂的毒性却很低或极低,对环境污染较小。而且在通常情况下氟表面活性剂的用量仅为碳氢表面活性剂用量的1/10~1/100,因此,只要使用得当,是不会引起中毒的,对环境的污染也很轻微。

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