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含氟表面活性剂逐步商品化的高能的表面活性剂制备

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-06-15  浏览次数:1095
核心提示:含氟表面活性剂(简称:fs)与普通表面活性剂不同之处,在于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

含氟表面活性剂(简称:fs)与普通表面活性剂不同之处,在于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。

1 fs的制备

按前面所述,fs与碳氢表面活性剂的差别主要在于疏水基部份,因此在制备过程中也主要分成二部份进行。首先是制得有一定结构的长碳链氟化物,其碳原子数一般在6-12个即可,然后根据其化学性质,与碳氟表面活性剂的制备一样,依次引入连接基及各种亲水基团,完成fs的最终合成。

目前工业化生产长碳链氟化物的方法基本上可归纳为三条路线。a.电解氟化法;b.调聚法;c.齐聚法。

a.电解氟化法

根据simon’s电解氟化法首次获得了长碳链氟化物,并由美国3m公司于1950年最早实现商品化。在此工艺路线中,可将碳氢链烷基的酰氯或磺酰氯直接换成相应的全氟烷基酰氟或磺酰氟产物。

由于电解氟化反应甚为激烈,易发生c-c链的断裂,因此反应过程中除了有机原料的碳原子数相同的全氟化合物生成外,还有短链的全氟化合物和其它类型的付产物生成,因此总的产物收率较低。采用此反应生产fs的有美国的3m公司,日本的大日本油墨公司及东北肥料公司等。

b.调聚法

氟烯烃调聚反应最早是由英国haszeldine教授提出的方法。随后美国du pont公司又开发了用五氟化碘和四氟乙烯进行调聚反应,制得全氟烷基磺化物。

此反应产率虽高,但最终产物为链长不同的混合体(其n数的分布较宽),适当选择良好的反应过程,控制反应工艺条件,确保n数在所需的范围内(n:2-4)终止反应的继续发展。以减少不希望得到的高沸物(n>6)大量生成。作为调聚剂使用的其它物质还有很多,在这一研究领域内已有大量的专利发表,其各自的反应式如下

采用调聚法生产fs的有美国杜邦公司,瑞士汽巴――嘉基公司,日本的旭硝子公司及大金公司等。从调聚反应中所得产物是一个链长不一的混合物,这样就可合成出不同长短的氟碳链疏水基,若以适当的比例混合使用,更能发挥最终产物的表面活性。

c.齐聚法

由英国ici公司开发的,以四氟乙烯阴离子聚合为基础,制备长碳链氟烷基中间体也是一种制备fs的方法。四氟乙烯,六氟丙烯及相应的环氧化合物(如:六氟环氧丙烷在氟离子催化作用下,于非质子极性溶剂中可发生阴离子聚合反应,生成c6-c14的全氟齐聚物。四氟乙烯齐聚所得产物是四、五、六、七齐聚体的混合物。)

其中五聚体约占整个混合物的65%左右。由于连接双键碳原子上的氟原子易被亲核试剂取代,所以可通过这一反应来引入所需的连接基团。

六氟丙烯齐聚反应可定量地生成二聚体和三聚体。

六氟环氧丙烷在氟离子的作用下,也很容易进行齐聚反应。

采用齐聚法生产fs的公司有英国ici公司、日本neos公司等。

通过以上所述的工业生产长碳链氟化物的各种方法,为进一步合成各种类型的fs提供了所需的原料。根据这些物质各自的结构特性,都可选用适当的连接基及亲水基与其反应,最终合成出希望得到的fs产品。

fs作为工业化产品的作用历史并不很长,它的应用领域还有待进一步开拓,随着对它的性能与应用的逐步研究、认识,相信此类产品的品种与产量必将会不断扩大。表5所列是我公司新近开发的部分fs产品。

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