氟表面活性剂
氟表面活性剂
一、 氟表面活性剂简介
1、分类和结构
将普通表面活性剂分子中碳氢链上的氢原子全部或部分用氟原子取代，就称之为氟表面活性剂，也叫氟碳表面活性剂、碳氟表面活性剂、含氟表面活性剂等。其英文名称主要有fluorinated surfactant，fluorocarbon surfactant，fluorosurfactant，polyfluorinated surfactant 等。若碳氢链上的氢原子全部被氟原子取代，称为全氟表面活性剂（perfluorinated surfactant, perfluorocarbon surfactant），若只有部分氢原子被取代，则称为部分氟化的表面活性剂（partially fluorinated surfactant, semifluorinated surfactant）。最常见的氟表面活性剂有全氟羧酸盐（C n F2n+1COOM）和全氟烷基磺酸盐（C n F2n+1SO3M）等。
氟表面活性剂的分类与碳氢表面活性剂一样。比如按照亲水基团来分类，可分为离子型和非离子型两大类，离子型又分为阳离子型、阴离子型、两性型。更具体的分类例如，阴离子型分为羧酸盐型、磺酸盐型、硫酸盐型、磷酸盐型等。
氟表面活性剂结构的差别主要体现在含氟烷基的不同。常见的含氟烷基主要有全氟或部分氟化的烷基、六氟丙烯环氧/六氟丙烯/四氟乙烯齐聚体、端基含氢(ω-H)的氟烷基等。
与碳氢表面活性剂不同的是，常用氟表面活性剂的疏水链较短，碳氟主链一般不超过8个碳。主链8碳以上通常由于其水溶性差，较少在水溶液中使用。
除了全氟羧酸盐和全氟烷基磺酸盐这一类阴离子型，氟表面活性剂的一个重要的结构特征是由于含氟烷基原料来源的限制，氟烷基大多不是直接和亲水基相连，而是通过一个中间基团和亲水基连接。典型的例子如：C7F15CONH(CH2)3N+(CH3)3I-（阳离子型），C7F15CONH(CH2)3N+(CH3)2CH2COO-（两性型）等。
2、性能
氟表面活性剂是一种最重要的特种表面活性剂。若将普通表面活性剂比做“工业味精”，氟表面活性剂就可称为“工业味精之王”。这主要是因为它们具有普通表面活性剂无法比拟的特殊性能，通常可归纳为“三高”、“两憎”：
1）高表面活性
氟表面活性剂是迄今为止所有表面活性剂中表面活性最高的一种。在水溶液中，氟表面活性剂的临界胶束浓度（cmc）和cmc时溶液的表面张力（一般也是该溶液能达到的最低表面张力，γcmc）都远低于相应的碳氢类似物。很多氟表面活性剂水溶液在极低浓度就可使水的表面张力下降至20 mN/m以下，最低可达14~15 mN/m。
2）高热稳定性
氟表面活性剂可胜任在高温环境下使用。比如，全氟烷基羧酸在硼硅酸盐玻璃上加热至400 ℃无明显分解，在更高的温度（550 ℃）分解成全氟烯烃及其它产物如HF和CO2等；固态的全氟烷基磺酸钾，加热到420 ℃以上才开始分解，而一般碳氢表面活性剂在高温下容易分解。
3）高化学稳定性
氟表面活性剂的碳氟链可抵抗强氧化剂、强还原剂、强酸和强碱的作用。比如，把C8F17SO3K溶于水中，在密闭条件下300 o C加热8小时，未见其分解; 在浓硝酸中加热到160 o C，12小时未分解。C8F17SO3K对于硝酸、过氧化氢等氧化剂以及联氨等还原剂也表现得相当稳定。氟表面活性剂这种高化学稳定性使其在强酸强碱溶液中仍能保持良好的表面活性，更奇特的是，一些氟表面活性剂在强酸或强碱介质中由于溶解度增加而具有比在水溶液中更高的表面活性。如C8F17SO3K水溶液的γcmc（25 o C）= 34.5 mN/m，而在强酸水溶液中可降至17 mN/m。
4）氟碳链的两憎性
与碳氢链憎水、亲油的性能不同，氟碳链既憎水又憎油。该特点使其可用于有机溶剂（油）中，用于降低油的表面张力，而碳氢表面活性剂则难以胜任。值得注意的是，氟碳链的憎油性也有其不利之处，就是其油水界面张力可能比相应的碳氢表面活性剂要高。但这一不利因素可通过在分子中引入碳氢链段加以弥补。
3、合成
氟表面活性剂的合成相对比较困难，这也是其价格较高的主因。氟表面活性剂的合成一般分三步: 首先合成含4～10个碳原子的碳氟化合物（含氟烷基）, 然后制成易于引进各种亲水基团的含氟中间体, 最后引进各种亲水基团制成各类氟表面活性剂。其中含氟烷基的合成是制备氟表面活性剂的关键，也是决定其成本的主要因素。含氟烷基的实验室制法很多，但用于工业化生产的主要有电解氟化法、氟烯烃调聚法和氟烯烃齐聚法三种：
1) 电解氟化法
电解氟化法于20世纪40年代由美国J. H. Simons 研制成功，由3M 公司最早应用于工业化生产。将被氟化的物质溶解或分散在无水氟化氢中，在低于8 V 的直流电压下进行电解。电解过程中在阴极产生氢气，有机物在阳极被氟化。在有机物氟化过程中，有机物的氢原子被氟原子取代，其它一些官能团如酰基和磺酰基等仍被保留。典型的电解氟化的例子如烷基酰氯和烷基磺酰氯分别在无水氟化氢中电解生成全氟烷基酰氟和全氟烷基磺酰氟：
C 7H 15COCl + HF
C 7F 15COF C 8H 17SO 2Cl + HF C 8F 17SO 2F 电解电解
电解氟化法工艺比较成熟，自Simons 公开他的专利至今工艺改变不大。不同生产厂家的差别主要在电解槽的材质、电极材料和电解液是否搅拌或循环等方面。
电解氟化法的主要缺点是所得产物为含有支链异构体的混合物。此类支链异构体用普通分离方法很难分开。比如Acros 公司的试剂级C 8F 17SO 2F ，标注的含量为98%，但实际上含有~30%支链异构体（试剂公司一般对此不做说明，但消费者购买和应用时应注意）。欲得到完全直链产物，需用调聚法产物。
2) 氟烯烃调聚法
氟烯烃调聚法是利用全氟烷基碘等物质作为端基物调节聚合四氟乙烯等含氟单体制得低聚合度的含氟烷基调聚物。按调聚产物的端基可分为两种类型，一种是由三氟碘甲烷、五氟碘乙烷或七氟碘代异丙烷与四氟乙烯进行调聚反应，合成的产物是全氟碘代烷（一般为8碳）；另一种是四氟乙烯与甲醇的调聚反应，生成的含氟产物带有ω-氢原子（H(CF 2CF 2)n —）。根据活化作用的模式，调聚反应至少可以三种方式进行：1）自由基方式，以各种过氧化物作为引发剂；2）催化剂方式，包括氧化还原体系的引发；3）热引发方式。
（1） 全氟碘代烷的调聚反应
该反应最早是由英国剑桥大学的R. N. Haszeldine 等研究的。他于1951年发现三氟碘甲烷可与乙烯和四氟乙烯发生调节聚合反应。随后, 美国Du Pont 公司研制开发了以五氟碘乙烷为端基物与四氟乙烯在加热加压条件下进行调节聚合反应的工业生产路线。1960年代，全氟烷基碘的调聚反应得到了迅速发展，开发出除了三氟碘甲烷和五氟碘乙烷之外的多种调聚反应的端基物，如七氟异丙基碘以及低级醇等。典型的氟烯烃调聚反应如下：
CF 3CF 2I + nCF 2CF 2CF 3CF 2(CF 2CF 2)n I
由于氟烷基的拉电子效应，C n F 2n+1I 不易直接发生取代反应，因此将其与乙烯等烯烃发
生加成反应使碘原子与碳氢烷基相连： + mCH 2CH 2加热
CF 3CF 2(CF 2CF 2)n I CF 3CF 2(CF 2CF 2)n (CH 2CH 2)m I
从而可利用烷基碘原子的取代反应制得各种碳氟表面活性剂。
（2） 四氟乙烯和甲醇进行调聚反应
另一类调聚法是利用四氟乙烯和甲醇进行调聚反应，反应式如下：
n CF 2CF 2+CH 3OH H(CF 2CF 2)n CH 2OH
反应在压力釜中进行，甲醇和引发剂放在反应釜中，加热条件下连续通入或一次加入四氟乙烯。
这是一类较早实现的反应，反应条件比较温和，已经工业化。由于通过四氟乙烯和甲醇的调聚反应一步即生成含氟醇，所以该方法也是合成含氟醇较方便且可商业化的方法。
此类合成含氟烷基的反应比较简单，但由此制备的氟表面活性剂的表面活性较差，因为决定表面活性剂表面活性最重要的因素是最外端基团的性质。以FCF 2(CF 2)n —为端基的氟表面活性剂的γcmc 最低可达14~15 mN/m ，而以HCF 2(CF 2)n —为端基的相应的氟表面活性剂的γcmc 已报道的基本上在30 mN/m 以上。虽然这类氟表面活性剂在普通氟表面活性剂“三高”、“两憎”性能中其表面活性差了一些，但另外的“两高”和“两憎”性能依然存在，因此，此类带ω—H 的氟表面活性剂在不要求表面张力很低的领域仍有碳氢表面活性剂不可替代的
性能，如H(CF 2CF 2)4COOK 就是很好的含氟烯烃分散聚合的分散剂。
3) 氟烯烃齐聚法
四氟乙烯可以自发的进行自由基聚合反应生成聚四氟乙烯树脂（塑料）。但若用阴离子（如F -）催化聚合，则可得到小分子量的聚合物，称为齐聚物或寡聚物（oligomer ），这一反应称为齐聚反应。除了四氟乙烯，六氟丙烯和六氟丙烯环氧也能发生类似的齐聚反应。最常用的用于合成氟表面活性剂含氟烷基的齐聚法有四氟乙烯齐聚法、六氟丙烯齐聚法和六氟丙烯环氧齐聚法三种：
（1） 四氟乙烯齐聚法
这是1970年代由英国ICI 公司J. Hutchinson 等发展起来的，利用氟烯烃在极性非质子惰性溶剂中发生齐聚反应得到低聚合度的全氟烯烃齐聚物。常用的催化剂有氟化铯、氟化钾或氟化四烷基铵（R 4NF ），产物是高支叉的液体齐聚物，主要产物是四氟乙烯的四聚体、五聚体和六聚体。其中五聚体所占比例最大，可用于合成氟表面活性剂的是五聚体。四氟乙烯五聚体分子中与双键碳原子直接相连的氟原子在碱性介质中可与亲核试剂如苯酚等发生取代反应，由此可合成一系列碳氟表面活性剂。四氟乙烯五聚体的合成及其与苯酚的反应如下：
5CF 2=CF 3CF 23CF 2C C F CF 3C CF 33F -CF 3CF 23CF 2C C OC 6H 53C
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（2） 六氟丙烯齐聚法
六氟丙烯CF 3-CF=CF 2 (HFP)也可以进行氟阴离子催化的齐聚反应。六氟丙烯在KF/DMF 或KHF 2体系中，常温常压下即可发生齐聚反应，基本生成二聚体和三聚体的混合物，也有报道在特殊情况下生成四聚体的。六氟丙烯的二聚体有两种异构体，三聚体有三种异构体。与四氟乙烯五聚体相似，六氟丙烯齐聚体也能与苯酚发生相似的反应，由此可制得各种氟表面活性剂。六氟丙烯三聚体的合成及其与苯酚反应如下：
在生产操作中六氟丙烯比较安全，没有与空气混合爆炸或酸性爆聚爆炸的危险，毒性也较低。
四氟乙烯和六氟丙烯齐聚反应的结果显示了齐聚反应与调聚反应的不同。齐聚反应齐聚体产物分布较窄，主要产物只有两个（四氟乙烯的四聚体和五聚体，六氟丙烯的二聚体和三聚体），很少有更高碳数的齐聚体产生。
（3） 六氟丙烯环氧齐聚法
六氟丙烯环氧（HPFO ）是经空气或过氧化氢将六氟丙烯氧化生成的。
HPFO 也可经氟阴离子催化齐聚生成齐聚物：
nCF 3
3(n=2~6) 上述这些含氟烷基原料就可进一步通过普通的化学反应制备各种结构的氟表面活性剂。
这里不再赘述。
4、 新概念氟表面活性剂
自从氟表面活性剂问世以来，各类新型结构的氟表面活性剂不断产生，如杂化（hybrid ）型（分子中同时含有氟碳链和碳氢链）、孪连（gemini ）型（分子中具有两个或以上氟碳链、同时有两个或以上亲水基，类似于两个或以上单“头”单“尾”的氟表面活性剂分子通过连接基并列连接起来）、氟硅型（分子中同时含有氟碳链和硅氧烷基）等。这些新型氟表面活性剂基本上符合普通表面活性剂的概念。下面介绍几种全新概念的氟表面活性剂，这些氟表面活性剂完全颠覆了普通表面活性剂的概念。
1) 无亲水基的氟表面活性剂
这类氟表面活性剂只有憎油（水）基和亲油基，没有亲水基。最典型的是半氟化烷烃，典型结构为C n F 2n+1C m H 2m+1。此类氟表面活性剂主要用于有机液体（统称为“油”）中，分子中氟碳链为憎油基，碳氢链为亲油基。这类氟表面活性剂在油中的行为与普通表面活性剂在
水中的行为相似，最大的特点是能降低油的表面张力，因此可用于非水体系。
2)挥发性表面活性剂
典型的如全氟烷烃C n F2n+2，其低压蒸气能显著改变很多液体的表面张力并产生一些新的表面现象，因而也被称为“蒸气氟表面活性剂”或“气体肥皂”。
3)主客体型氟表面活性剂
传统表面活性剂亲水基团和疏水基团通过共价键连结。主客体型氟表面活性剂的亲水基和疏水基通过“主客体”相互作用（非共价键）连接。一个典型的例子由羟丙基-α-环糊精（HP-α-CD，主体分子）和C8F17SO2NHC8H17（客体分子）组成的。这两种物质本来没有表面活性，将它们在水中混合后，HP-α-CD的空腔选择性的包结C8F17SO2NHC8H17的碳氢链部分（C8H17—），包结了碳氢链的HP-α-CD作为亲水基，而客体分子露在外边的氟碳链（C8F17—）则作为疏水基，构成了一种氟表面活性剂。该种主客体氟表面活性剂水溶液的γcmc 为19 mN/m（25℃），达到了现有氟表面活性剂的水平。
由于此类表面活性剂通过弱相互作用组装而成（也可称为“组装型氟表面活性剂”），其亲水基和疏水基可通过一定方式“拆”开（包结物的“解包结”），因而可根据实际需要在应用过程中组装使其具有表面活性，而当完成表面活性剂的作用后，又可将其破坏，使其失去表面活性，从而可达到“调控”的目的。
5、拒水拒油剂
拒水拒油剂（repellent）是一类含氟聚合物，主要用做织物整理剂。其分子中的氟碳链键合在聚合物主链上，碳氢主链经设计可强烈吸附甚至共价键合于织物表面。因为拒水拒油剂不是在溶液体系中使用，而是用于对固体表面的处理，若按照表面活性剂的一般定义，此类含氟聚合物不能称为氟表面活性剂，称为“氟表面改性剂”似乎更合适。目前通用的名称是“拒水拒油剂”。E. Kissa在其专著《Fluorinated surfactants》的第二版中，就将书名改为《Fluorinated Surfactants and Repellents》，将氟表面活性剂和拒水拒油剂单独讨论。本文为了叙述方便，不做区分，把这类用于固体表面改性的含氟化合物仍然称为氟表面活性剂。
常见的拒水拒油剂是一类含氟烷基的丙烯酸酯共聚物乳液，是由一种或几种氟代单体与
R f31Z：H， —CH3，Cl， —OH等；Z1：如—NHR等
此种含氟聚合物的生产主要由三部分组成：（1）得到含氟烷基；（2）与丙烯酸（甲基丙烯酸）生成含氟单体；（3）与其它乙烯类单体共聚。
拒水拒油剂若用于对织物的整理，则称为含氟织物整理剂。目前市场上的商品以乳液型为主，通常是含氟聚合物（“活性成分”）的水性分散液，其中添加乳化剂、助溶剂等形成稳定的整理剂乳液。它能赋予织物防水、防油、防污和易去污功能，同时又可使整理后的织物保持原有的手感、透气性、色泽、穿着舒适等特点。含氟防护整理纺织品是一种高端功能性产品，在服装、装饰和多种产业领域有良好的应用和发展前景。
除了纺织物，拒水拒油剂还可用于皮革、纸张、玻璃等其它表面的“三防”处理，也可作为油墨、涂料、造纸等领域的功能助剂，同时在文物保护、防腐抗污涂料、塑料光纤、隐形眼镜、防反射涂膜等领域都有很好的应用。
6、应用特点
氟表面活性剂的应用几乎涵盖了所有工业领域。其应用有以下几个特点：
1)在使用普通表面活性剂的场合，采用氟表面活性剂可增强产品性能。这方面的例子很多，如在油田压裂酸化工艺中作为助排剂。氟表面活性剂产生极低的表面张力，从而降低毛管阻力, 清除液体滞留地层而造成的堵塞，是经济方便地提高返排率的有效方法。另一个例子是细水雾型灭火剂，利用氟表面活性剂大幅降低水溶液表面张力，使水更易分散成细水雾。此外，表面张力的大幅降低也使得水溶液对固体表面的润湿（渗透）性增加，因而可用作油墨、涂料润湿添加剂、感光胶片涂料助剂、洗涤剂、涂料、颜料流平剂等。
2)氟表面活性剂由于其高热稳定性和高化学稳定性，可用于一般碳氢表面活性剂难以胜任或使用效果极差的领域，如高温、强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂存在的环境下，普通表面活性剂可能失效或效果很差。该类应用主要包括电镀铬雾抑制剂、助焊剂、油田酸化压裂液、助排剂、碱性电池电解液添加剂等。
3)氟表面活性剂分子中氟碳链的“两憎”性能使其可用于有机溶剂（油）体系，如含氟烯烃乳液聚合乳化剂、人造血液乳化剂、涂料、油漆、颜料添加剂，也可用于石油开采、萃取过程、微乳状液以及胶团催化等。氟碳链的憎油性能使其可以加入水溶液体系增加水溶液的憎油性，如加入蛋白泡沫灭火剂，即得到一种新型灭火剂—氟蛋白泡沫灭火剂，当将其喷洒到着火的油面上，特别是用于液下喷射扑灭油类火灾时，可以避免灭火剂溶液（泡沫）“携油”。
4)氟表面活性剂在很低浓度（万分之几，甚至十万分之几）即可把水的表面张力降到很低，以致于水溶液可以铺展在油面形成一层水膜，不仅可抑制油的挥发，而且可用于油类火灾。由此诞生了水成膜泡沫灭火剂，这是灭火剂的革命—直接用水扑灭油类火灾。
5)氟碳化合物表面能低，具有非粘着性和憎水憎油性。因此除了用于溶液中，氟碳链的“两憎”性能使其可用于固体表面的改性。若能使氟碳链排列到固体表面，则可使得固体表面同时具有拒水（超疏水表面）以及拒油性能。这方面的实现有两类方式，一类是以胶束溶液形式喷涂于固体表面，另一类是在氟表面活性剂中引入可与固体表面反应的基团，在一定条件下通过反应将氟碳链键合到固体表面。主要应用包括织物和纸张防水防油防污整理剂，塑料薄膜防雾剂，氟涂料，氟橡胶，纸张、金属、玻璃、陶瓷、皮革、塑料等的表面改性剂（防水防油防污处理剂）等。
6)氟碳链之间的相互作用小，氟碳链之间的侧向引力低，因此氟碳化合物具有润滑（不粘）性，使得氟表面活性剂可以用作塑料加工脱膜剂、磁性记录材料用润滑剂等。
二、 氟表面活性剂国内外现状及国内存在的主要问题
氟表面活性剂诞生于20世纪40~50年代，其工业化生产是从Simons电解氟化法开始的。美国3M公司具有全球最大的电解氟化装置，是全球最大的氟表面活性剂生产商。但电解氟化产品全氟辛基磺酰氟及由其制备的全氟辛基磺酸盐等氟表面活性剂（统称为PFOS）为持久性有机污染物，3M公司已于2000年停止了全氟辛基磺酰氟的生产，其氟表面活性剂的品种和产量大幅降低。
美国杜邦、日本大金、日本旭硝子、瑞士克莱恩公司等利用调聚法生产氟表面活性剂，在目前的国际氟表面活性剂市场中占有重要地位。但由于调聚法生产的氟表面活性剂成本较高（一般高于电解氟化法20%以上），因此调聚法生产的氟表面活性剂在工业应用中的竞争性被大大消弱。
齐聚法生产企业主要有英国ICI公司、日本ネオス公司等。
在我国，早期电解氟化企业有原武汉长江化工厂、原辽宁阜新电镀厂和四川晨光化工研究院等。后来由于企业改制等原因，这些企业中电解氟化部分或停产、或被剥离到其它企业。在3M公司电解氟化基本停产后，由于欧美等对全氟辛基磺酰氟的需求仍然存在，我国几家新兴企业上马了电解氟化项目。目前国内的电解氟化企业主要有福建邵武安晟祺化工有限公司、邵武华孚新材料发展有限公司、武汉金富科技发展有限公司、湖北恒新化工有限公司、武汉市化学工业研究所有限公司、武汉风帆化工有限公司、建阳天氟化工有限公司、阜新化工有限公司、中昊晨光化工研究院有限公司等。这些企业主要生产全氟辛基磺酰氟。个别企业生产全氟丁基磺酰氟和全氟己基磺酰氟，但产量很少。相对于全氟辛基磺酰氟，生产全氟辛酸的企业更少，产量也远低于全氟辛基磺酰氟。在这些电解氟化企业中，电解氟化产品出口比例大概在40-50%。
国内调聚法生产的企业很少，目前已知调聚法生产企业有锦州惠发天合化学有限公司
等。
齐聚法生产企业早期主要有中科院上海有机化学研究所（以六氟丙烯环氧齐聚体为主）和上海有机氟材料研究所（以四氟乙烯五聚体为主）。近年来有几家企业开始生产六氟丙烯齐聚物，如浙江巨化股份有限公司等。
我国氟表面活性剂工业尽管取得了很大发展，但总体上我国氟表面活性剂尚处于跟踪和仿制阶段，自主研发、原创技术的比例较低，位于初、中级水平，与国外先进水平相比还存在不小的差距，具体表现在以下几个方面：
1)原料生产为主，原料生产与深加工脱节，氟表面活性剂产品很少
我国的上述企业基本上只生产氟表面活性剂的原料（含氟烷基），成了给国外企业提供原料的供应商。以电解氟化为例，由于生产过程中污染严重，国外企业如3M公司已停止电解氟化的生产，我国的企业生产的原料出口给这些国外的大公司，被其再加工成氟表面活性剂或终端产品（如织物整理剂、水成膜泡沫灭火剂等）再高价销售。我们的企业位于整个经济链条的最低端。
2)品种单一，缺乏系列产品
单就氟表面活性剂的原料而言，这些企业的产品仍较单一。以电解氟化为例，可以在不对工艺设备做较大改动的情况下生产系列产品。如不同链长的全氟烷基磺酰氟和全氟羧酸。但我国大多数电解氟化企业只生产全氟辛基磺酰氟，而全氟己基磺酰氟和全氟丁基磺酰氟的产量很少。生产全氟羧酸的企业也基本上只生产全氟辛酸，而且量很少。
国内生产的氟表面活性剂品种则数量更少。就拿全氟辛基磺酰氟和全氟辛酸来讲，以其为原料，可以合成无数种氟表面活性剂。尽管国内很多企业声称生产氟表面活性剂，但实际上每个企业只有少数几种氟表面活性剂产品，远不能满足实际需要。
3)缺少试剂级产品
在很多情况下，尤其对科研单位，需要试剂级的氟表面活性剂。国内厂家生产的基本上是工业级氟表面活性剂，目前我国能生产相对完整系列试剂级氟表面活性剂的只有北京氟乐邦表面活性剂技术研究所，这与企业大量重复生产原料的现状很不相称。
4)生产技术雷同，低水平重复建设
以电解氟化为例，多家企业几乎采用相同的技术，只生产单一的全氟辛基磺酰氟。这种低水平重复建设导致产品的恶性竞争。以全氟辛基磺酰氟为例，十多年前每公斤售价1000元以上，现在已经低于400元/公斤。虽然也有成本降低的因素，但主要是由于低水平重复建设导致的恶性竞争的结果。
5)应用研究滞后，开发不力，缺少终端配方产品
我国现有的与氟表面活性剂相关的企业，基本上只生产原料和品种很少的氟表面活性剂工业品。现有企业的产品结构不合理，以中低端产品为主，缺少终端配方产品。尤其是很多高档产品仍依赖进口，在高品质、高附加值产品的研发和生产方面与国际先进水平相比有很大差距。
以水成膜泡沫灭火剂（AFFF）为例，该产品是氟表面活性剂目前用量最大的产品之一。在AFFF中，氟表面活性剂是最重要的组分，决定着AFFF的性能和成本（氟表面活性剂占AFFF总成本的80-85%以上）。一个完整的AFFF生产技术应包括从关键原料生产技术（如电解氟化方法生产全氟烷基磺酰氟）→核心技术（氟表面活性剂生产及配方技术）→最终产品（AFFF）配方及生产。目前国内生产AFFF的厂家已有好多家，但除极少数企业（如北京氟乐邦表面活性剂技术研究所）掌握这三部分完整技术，大多数国内企业这三部分技术基本上是分离的、掌握在不同厂家，亦即灭火剂生产厂家不掌握核心技术（即氟表面活性剂的生产技术），而生产氟表面活性剂的企业不生产灭火剂。国内绝大多数AFFF企业的主要生产方式：（1）从美国3M公司、杜邦公司等进口浓缩液进行稀释后罐装；（2）购买氟表面活性剂后再与其它原料复配成浓缩液。因此，从深层来看国内的AFFF生产厂家基本上不具备实质的竞争力，从某种意义来说都是在为3M、杜邦等掌握核心技术的厂家打工。若AFFF 生产厂家不能独立生产氟表面活性剂，则很难降低灭火剂成本，难以大量推广。
另一个例子是含氟织物整理剂。目前该产品实际工业化生产集中在国外几个大公司，国内的制备技术尚不成熟。我国所用原料基本为进口。目前全国经营、加工和生产含氟防护整理剂商品的企业约有50~70家，但大部分厂家的产品是进口商品的代理、分销或是挂牌产品，不少产品是在进口原装商品的基础上稀释而成，这种生产模式使得加工企业的利润微薄。
6)副产物综合利用与循环经济水平低
仍以电解氟化为例。目标产物是全氟辛基磺酰氟或全氟辛酸，但是自由基反应产生很多副产物。这些副产物中，有些价值比全氟辛基磺酰氟或全氟辛酸要高得多。但生产企业由于缺乏技术力量，原料生产与深加工脱节，加工技术和设备落后，无法对这些副产物加以分离和利用，造成很大浪费。
纵观以上，关键问题是理论研究和实际应用脱节。氟表面活性剂由于其很强的应用背景，使得企业出于保密等原因，一般仅给出商品代号，科研单位难以得到氟表面活性剂明确的分子结构。基础科研人员需要一系列结构的试剂级氟表面活性剂，而目前可以买到的试剂级氟表面活性剂只有寥寥数种，远不能满足科研人员的需求。即使工业级氟表面活性剂，种类也很少，而且只有商品代号的工业级产品很难用于基础理论研究。基础研究跟不上，应用研究就很难有进展。现在一个普遍的说法是氟表面活性剂太贵、用不起，实际并非如此。相对于其它表面活性剂，氟表面活性剂近年来价格下降幅度很大。即便氟表面活性剂价格贵，因其使用浓度远低于其它表面活性剂，成本的不足大部分被用量的降低所抵消。更重要的是，在使用氟表面活性剂的场合，产品性能得到了很大提高，特别是很多场合只能使用氟表面活性剂。因此成本问题不是关键，而是由于应用研究跟不上，导致国内商品销量低，致使企业抬高了价格，如此形成恶性循环，导致我们无论在氟表面活性剂的基础研究还是应用都与国外先进水平有很大差距。
三、 氟表面活性剂的发展前景
氟化工素有“富化工”之称。我国的氟化工起始于20世纪50年代，经过50多年的发展，氟化工已成为国家战略性新兴产业的重要组成部分，目前已形成了无机氟化物、氟烷烃、含氟聚合物及含氟精细品四大类产品体系和完整的门类。至“十一五”末，我国从事氟化工的企业有1000多家，各类氟化工产品的总产能超过300万吨，产量超过200万吨，销售额超过300亿人民币，已成为全球的生产和消费大国。就含氟精细化学品而言，国际（美、欧、日）发达国家2009年消费量约为67.33万吨，2015年预测消费量140万吨，增长率13%。国内含氟精细化学品2010年消费量约为3万吨，2015年预测消费量7.3万吨，增长率15%。氟表面活性剂属于含氟精细品类，自上世纪40~50年代问世以来，已经发展成为竞争性强、科技含量高, 由市场直接导向的产业。我国目前现有全氟辛酸、全氟磺酸类产能共460吨，其中全氟辛基磺酸类产量120吨，全氟烷基羧酸类产量80吨，其它品种约50吨。预计氟表面活性剂和整理剂（折原液）2015年需求量约为2000吨。其它含氟精细化学品中，含氟电子化学品2015年需求量约为35000吨，含氟中间体2015年需求量约为18000吨。（以上数据引自《中国氟化工行业“十二五”发展规划》）。
《中国氟化工行业“十二五”发展规划》制订了我国氟化工“十二五”期间的发展总体目标：初步建成氟化工产业强国，为在“十三五”全面建成氟化工产业强国打下坚实基础。氟表面活性剂作为氟化工的一个重要组成部分，属于国家产业政策鼓励发展的行业。而且由于氟表面活性剂产品的不可替代性，具有很好的发展前景。
我国发展氟表面活性剂最大的优势是能够生产含氟烷基原料、特别是电解氟化法生产的全氟烷基磺酰氟和全氟羧酸。我们应充分利用这一原料优势，深入研究氟表面活性剂结构与性能的关系，不断扩大氟表面活性剂的品种，形成多个系列的氟表面活性剂产品；通过深入研究氟表面活性剂和碳氢表面活性剂的复配规律，不断降低氟表面活性剂的使用浓度，提高氟表面活性剂的性能。特别是要充分发挥产、学、研、用相结合的产业技术联盟的优势，扩大科研部门和企业的联合，着力开发氟表面活性剂的终端配方产品。同时通过履行“斯德哥尔摩公约”等国际环境公约的各项行动促进氟表面活性剂行业可持续发展。
进一步同样以水成膜泡沫灭火剂（AFFF）和含氟织物整理剂这两个氟表面活性剂用量最大的产业为例说明氟表面活性剂的发展前景。
AFFF主要用于油类灭火，其核心成分是氟表面活性剂。由于卤代烷灭火剂（如1211等）具有毒性及污染环境等缺点，已被“蒙特利尔公约”规定禁止使用。发达国家从六、七十年代开始相继使用无污染的AFFF，到八十年代末，AFFF已占国际油类灭火剂市场份额的80%以上。目前AFFF中没有可以替代氟表面活性剂的产品出现。
根据天津消防研究所2005年发表的报告《我国灭火剂的发展历史和现状》提到，当时中国AFFF的生产厂家共12家，产量1万吨。截止到2009年，中国共有18家生产AFFF的生产企
业。天津消防研究所根据相关统计结果推算，2001-2008年中国消防行业累计使用PFOS类氟碳表面活性剂131吨，累计生产含PFOS泡沫灭火剂24224吨，库存18259吨。2004年由灭火器泡沫联合体在美国进行的一项工业调查报告称，在美国AFFF总存货约990万加仑。
随着中国跨入中等发达国家的门槛，燃油的使用场合和规模不断增长。由于AFFF对于灭燃油火灾有压倒性的优势，中国对AFFF的需求将不断增长。以中国最小的省海南省的一次招标为例即可看出AFFF的用量：海南省政府于2010年10月16日公开招标采购750吨6%型AFFF。AFFF特别适合于机场，根据中国政府招标网，2009年5月18日，临沂机场消防站车载及储备AFFF采购项目竞争性谈判成交公告，中标价118000元。就单从机场来讲，截止到2008年4月，中国通勤机场151个，军用机场246个。我国有多个油田，油库和加油站多不胜数，另外中国目前正在建立和已经建立的石油战略储备油库都需要配备AFFF用于防火。若AFFF以灭火器形式配备于汽车上，用量将无法估量。AFFF也用于舰艇等，从国家安全的角度来说，全国产化的拥有自主知识产权的AFFF在这方面也将大有可为。
AFFF的出口市场也很广阔。由于AFFF的关键原材料生产工艺复杂，很多发展中国家目前没有氟碳表面活性剂关键原料的生产技术和条件。目前这些国家的AFFF要么进口，要么进口氟表面活性剂自行进行配制。鉴于AFFF对油类火灾不可替代的灭火效率，可以预见，随着这些国家工业化程度的增加以及周边国家改革开放的实施和加强，石油的消耗也会增加，同样的对AFFF的需求也将同步增加。
对于含氟织物整理剂，按照杨栋樑2006年的调查(上海丝绸，2010; (01): 18‐23)，2006年国内年耗含氟防护整理剂约为1.1万吨以上，其中95%以上为进口。21世纪以来，我国年耗量增长率约为10~15%，即到2010年耗用量可能达1.5万吨水平，若平均售价以80元/公斤计，则含氟防护剂产值可达12亿元，而其加工的纺织品，假如全部用于生产棉印染产品，则可达14亿m2左右，若其单位售价为10元/ m2的话，则其产值将为140亿元。
四、 氟表面活性剂的困境—斯德哥尔摩公约
氟表面活性剂的高热稳定性和化学稳定性使其具有普通表面活性剂无法比拟的性能和用途，但也正是其氟碳链稳定性太高带来了麻烦—难以生物降解或化学降解。
目前常用的氟表面活性剂中氟碳链主要是8碳。而关键原料之一是全氟辛基磺酰氟（C8F17SO2F），由辛基磺酰氯或辛基磺酰氟电解氟化而得。以全氟辛基磺酰氟为原料，可制备多种类型和结构的氟表面活性剂（通称为PFOS）。
遗憾的是，PFOS具有持久难降解性、生物积累性和远距离环境迁移能力，符合持久性有机物染污物（Persistent Organic Pollutants，简称POPs）的全部特征。它们会对人体健康和生态环境在较长时间内产生多种毒性和潜在危险，因此国际上开始对它们限用和禁用。1、在欧洲
2005年3月18日，欧盟健康与环境危险科学委员会(SCHER)针对英国提出的审查PFOS 的建议，确认了其危害性；欧洲议会于2006年10月25日通过建议全氟辛烷磺酸( PFOS)的销售和使用限制，2008年年中正式生效，并在欧盟官方网站公告，其中对于PFOS的限量规定为：
(1)其质量分数达到或超过0.005% (50 mg/kg)时，不能用作生产原料及制剂组分；
(2)半制品限量为0.1% (1000 mg/kg) ；
(3)纺织品及涂层材料限量为1μg/m2 (需除以纺织品平方米重后再化为mg/kg) 。
2006年12月17日，欧洲议会和部长理事会联合发布《关于限制全氟辛烷磺酸(PFOS)销售及使用的指令》(2006/122/EC)，对欧洲市场上商品中PFOS的限量作出规定，并重申2006年10月25日通过的关于PFOS的限量规定，于2007年12月27日前成为各成员国的国家法律，同时，2008年6月27日起实施。指令中同时提到含全氟辛酸（Perfluorooctanic Acid，PFOA，
C7F15COOH，C8）及其盐类，怀疑与PFOS有相似风险。
2、在美国
美国则早在2001年基于对环境管理和人体健康的考虑已终止PFOS的生产和使用，并将PFOS列入美国环保署持久性污染物黑名单中。2000年，美国生产商启动一项计划，旨在促进碳氟化合物的环保性，并达成共识：到2015年所有浸渍使用的碳氟化合物都必须达到环保要求。为此，美国3M 公司已于2000年起逐渐停止生产该类化合物，2003年后该公司生产的含氟防护剂就不再使用PFOS、PFOA（全氟辛酸）或任何可降解成PFOS和PFOA
的物质。2002年美国政府规定PFOS库存量和已有含PFOS产品可在不违背法规的前提下继续用于各种用途直至耗尽。2007年11月16日，美国服装和鞋类协会(AAFA)根据欧盟指令发布的限制物质清单(RSL)，明确规定了PFOS在纺织品中的限量。
3、在联合国
2001 年国际社会通过了联合国“斯徳哥尔摩公约”，作为保护人类健康和环境免受POPs 危害的全球行动。2005年7月，世界贸易组织基于欧盟健康与环境危险科学委员会(SCHER) 2005年3月18日对英国提出的审查PFOS的建议，发布了国际贸易技术壁垒通报(通报号
G/TBT/N/SWE/51)；2006年11月6日，联合国环境规划署持续性有机污染物审查委员会第二次会议通过将PFOS列入斯德哥尔摩公约的提案。在2009 年5月4日召开的?关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约?第四次缔约方大会上, 包括PFOS和全氟辛基磺酰氟( PFOSF) 在内的9 类物质被增列入公约POPs受控名单, 决定修正?斯德哥尔摩公约?附件B(限制类) 的
第一部分, 列入PFOS和PFOSF，同时在附件B中编写名为“全氟辛烷磺酸、其盐类和全氟辛基磺酰氟”的新的第三部分。规定所有缔约方均应停止生产和使用PFOS, 但是可接受用途除外。同时规定使用和/或生产这些物质的各缔约方应每4年就消除PFOS方面的进展情况进行一次汇报，并在缔约方大会上审议进展情况。根据现有科学、技术、环境和经济等方面的信息, 决定其是否列入淘汰用途( 即直接淘汰) 或特定豁免用途(给予5年过渡期后淘汰)。
4、在中国
中国已正式成为斯德哥尔摩公约的履约国。在2009年5月4日召开的“关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约”第四次缔约方大会上，中国派出了由环境保护部及其它相关部委组成的代表团参加, 虽然我方代表提出当前掌握的生产、应用、替代、管理信息不足以支持将PFOS列入公约，但最终在公约资金机制等其它条件得到保障后做出妥协, 并且努力使消防等影响较大、暂时无法淘汰的领域列入可接受用途，为消防等重点领域替代品 / 替代技术研究及评估等工作的开展争取到相对宽松、缓冲期长的有利条件。我国已经于2007年制订并执行针对第一批受控物（包括滴滴涕在内的12种物质）的国家实施方案，目前包括PFOS在内的第二批受控物质国家淘汰战略正式启动。
以纺织工业为例，我国纺织印染行业中目前95%以上的“三防”整理剂是用进口原料制造的，仅少数生产商进口全氟辛烷磺酰氟中间体或丙烯酸全氟辛烷酯单体来制造，产量仅占4%左右。因此，迄今尚未制定PFOS类和PFOA类化学物质在纺织印染行业使用的有关法规，也未制定相关的排放标准和污染监测及防治措施。目前，纺织染整助剂中PFOS和PFOA的检测方法标准正在制定，尚未发布实施。
5、关于全氟辛酸（PFOA）及其盐类
全氟辛酸（PFOA）及其盐类在国际上限用要比PFOS晚。PFOA作为疏水基碳链全氟化的含氟表面活性剂，是目前国内外纺织品用“三防”整理剂中仅次于PFOS的重要原料，例如用于制造丙烯酸全氟辛醇聚合物等。美国认为PFOA及其盐与PFOS有相似的危害人体与环境的风险，但对其禁用或限用还需更多科学资料进行危害性评估。同时，美国环保署提出了PFOA自主削减计划，欧盟也未禁用或限用PFOA。2009年5月召开的斯德哥尔摩缔约国十四次会议上PFOS被明确列入禁用范围，PFOA未列入禁用范围。目前，只有欧洲的国际生态纺织品研究和检验协会在其Oeko-Tex Standard100中规定了PFOA在纺织品上的限量，欧盟的大多数纺织品公司与品牌纺织品销售商明确要求禁用PFOA。目前主要的国际大公司都自愿支持由美国环境保护署（EPA）倡导的全球PFOA管控计划，国际上的生产企业对PFOS和PFOA这两种有机氟化物都作出逐步停止生产的承诺，如美国的生产商承诺2015年做到零排放，日本旭硝子公司承诺2011年底全部停产，日本大金公司承诺2012年底全部停产等。也就是说，这些生产企业正在逐步消灭这两种物质，但目前仍在供应和销售。五、 斯德哥尔摩公约的应对
目前PFOS的工业应用主要集中在水成膜泡沫灭火剂（AFFF）和织物整理剂。对AFFF，目前斯德哥尔摩公约可以说是暂时网开一面，而对织物整理剂，PFOS禁用令无疑宣布传统的C8氟防护整理剂将于2015年执行死刑，在过渡时期还要满足PFOS限量要求。目前，市售的含氟拒水拒油整理剂大多不符合欧盟禁用PFOS的要求。虽然，欧盟对PFOA尚未明令禁止，但其已属涉嫌产品，其毒性已在评估中。因此如何应对斯德哥尔摩公约的限制，是摆在我们面前的重要课题。
氟表面活性剂应用存在一个两难的局面，一方面，氟表面活性剂在很多领域是其它表面活性剂所无法承担的，如水成膜泡沫灭火剂（AFFF）领域。在现有技术条件下，AFFF完全不使用氟表面活性剂是不可能的。另一方面，PFOS对环境的危害性又极大的限制其应用。我国是斯德哥尔摩公约的履约国，必然会对PFOS的使用进行相应限制，随着斯德哥尔摩条约最后宽限期限的到来，国内涉及氟表面活性剂的市场如AFFF将面临重新洗牌，现有的生产企业基本会完全失去市场。因此，后续研发能力将是企业未来取得成功的关键。
为应对斯德哥尔摩公约的限制，可从以下方面着手：
1、降低PFOS的使用浓度
斯德哥尔摩公约目前并不是完全限制和禁止PFOS，在大多数领域只是限制PFOS的使用量。因此若能使PFOS的使用浓度降低到规定的限量以下，仍可使用PFOS。
1）合成高性能氟表面活性剂
氟表面活性剂的性能是氟碳链、连接基团和亲水基团三部分综合平衡的结果。即使同样采用8碳的氟碳链，连接基团和亲水基团的不同也能造成性能的巨大差别。因此，通过深入研究氟表面活性剂结构与性能的关系，通过改变连接基团和亲水基团的结构，可以获得高性能的氟表面活性剂，使其在更低浓度达到理想的性能。
2）与碳氢表面活性剂的复配
依据表面活性剂复配原理，将PFOS与其它表面活性剂复配，可大幅降低氟表面活性剂的用量，缩减成本。若使用浓度降低到规定的限量以下，即可避开斯德哥尔摩公约的限制。另外，与碳氢表面活性剂复配在很多情况下还可带来其它好处，例如碳氢表面活性剂的加入可降低油水界面张力
在所有复配体系中，阴、阳离子表面活性剂混合体系是协同作用最强的。阴、阳离子表面活性剂的复配可达到“全面增效”的目的，不仅可大幅降低氟表面活性剂的用量，而且可显著提高氟表面活性剂的性能。这方面已有很多基础研究，也有不少实际应用。
必须指出，通过上述方法达到避开斯德哥尔摩公约限制只是一种权宜之计，并非彻底解决之道。长远来看，PFOS迟早会被全部禁用。
2、开发短链产品
目前最为迫切的问题是开发寻求PFOS的替代品，研究开发不具备持久性有机物染污物特征的氟表面活性剂。
PFOS难以生物降解的主要原因之一是其8个碳的氟碳链。根据表面活性剂的表面活性原理，表面张力的降低主要取决于表面吸附层最外层基团的结构。比如H(CF2)8COONH4与F(CF2)8COONH4的水溶液的最低表面张力（γcmc）分别为24 mN/m (25℃) 和15 mN/m (25℃)，其差别即为表面吸附层最外层基团的结构不同。
依据这一原理，我们关注能否改变氟表面活性剂的结构，缩短其中含氟片断的长度、外接其它基团使其一方面具有氟表面活性剂的高表面活性, 另一方面降低或避免其对环境的
危害。已有结果表明, 当碳氟链等于4个碳时, 其对环境的危害就基本上可不必考虑。全氟丁基磺酸（PFBS）的氟碳链短，无明显持久性及生物积累性，短时间随人体新陈代谢排出体外（PFOS在体内的半衰期为8.5 d，而PFBS的半衰期只有0.5 d)，且其降解物无毒无害。
然而，普通的短链氟化合物表面活性差，实际应用受到很大限制。如全氟丁基磺酸钠(C4F9SO3Na)水溶液的临界胶束浓度（cmc）和最低表面张力分别为273 mmol·L-1和29.72 mN·m-1，已不属于传统的氟表面活性剂的范畴。
这里的关键问题是亲水亲油平衡。全氟丁酸钠由于亲水性太强，分子在表（界）面吸附能力较差。因此，若在全氟丁基基础上接上一定的疏水基团，使其达到合适的亲水亲油平衡值，则由于其表面吸附层最外层基团仍为CF3-，有可能具有很高的表面活性。一个例子是N-[3-(二甲基胺基)丙基]全氟丁基磺酰胺盐酸盐(C4F9SO2NH(CH2)3NH(CH3)2+Cl–)。该表面活性剂适用于强酸性环境，其溶液最低表面张力 (19.80 mN·m-1，25℃) 和通常的氟表面活性剂相当。这一理论研究证明通过适当的分子设计，以短链的全氟烷基为基础，可以得到表面活性足够好的产品，并达到全氟长链氟表面活性剂的效果。
目前斯德哥尔摩公约主要限制和禁用电解氟化法生产的PFOS类氟表面活性剂，对调聚法生产的氟表面活性剂尚未做出明确规定。目前以调聚法生产的F(CF2)n(CH2)m I为原料合成的氟表面活性剂主要为n≥8的产物，虽然目前斯德哥尔摩公约尚未规定，但从长远看，限制乃至禁用将是很快的事。现在见于市场的调聚法、齐聚法生产的长碳氟链的氟表面活性剂只
能算钻斯德哥尔摩条约的空子，本质上并不符合公约的环保精神，可以预计，此类氟表面活性剂在不远的将来也可能会被列入禁用范围。因此，如何抢占先机，以F(CF2)n(CH2)m I为原料合成n<8的氟表面活性剂亦为摆在我们面前的重要课题。杜邦公司等开发具有6个碳的氟碳链的氟表面活性剂，虽然目前尚不属于“斯德哥尔摩公约”的限制范围，但可以预计，在全部禁用PFOS之后，紧接着将可能轮到6个碳的氟碳链的氟表面活性剂。因此，这也仅能应付一时。彻底的解决方案是开发4个碳的氟碳链的氟表面活性剂，如前所述，当碳氟链等于4个碳时，其对环境的危害就基本上可不必考虑。
3、短氟碳链产品的进展
含氟单体化学品加工行业的研发部门正努力把工作重点放在研究含有4或4个氟碳原子的较短氟烷基侧链上，有些生产商则倾向于研究更长的侧链（C10、C12）。人们正努力使氟表面活性剂技术能彻底跨过PFOS、PFOA 这道坎，早日走上环保、健康的发展道路。
下面以含氟织物整理剂为例，说明短氟碳链产品的进展。
PFOS和PFOA 替代品的开发以2007年为界大致可分为两个阶段。对第一阶段的初步调查表明，市场上几家主要公司生产的以新型含氟表面活性剂为基础的织物多功能整理剂均含有PFOS，但PFOA的含量相对少很多。如美国DuPont公司已将产品中PFOA的残留量减少97%以上，日本旭硝子株式会社和美国3M 公司的产品中基本不含PFOA，但还不够稳定。除个别公司的产品外，这些新型替代品中都不含烷基酚聚氧乙烯醚(简称APEO)。这可称为开发新型替代品的第一阶段。在第二阶段中，瑞士Clariant公司、日本旭硝子株式会社和德国Rudolf公司等开发出环保型含氟表面活性剂替代品，基本不含PFOS和PFOA (在检测限以下)，整理效果耐久。此外，在这两个阶段中成功开发超低含量PFOS和PFOA的检测方法，可称作第二阶段的新发展。
在C8的替代品中，短氟碳链产品（主要是C6和C4产品）是其中最主要的一类。比如以C6F13C2H4OCOC(CH3)=CH2作为含氟单体制备整理剂(C6类)、C4F9SO2N(CH3)C2H4OCOC(CH3)=CH2作为含氟单体制备整理剂（C4类）等，前者降解后生成全氟己酸（PFHA），后者生成全氟丁烷磺酸盐或磺酰化物（PFBS）。短链产品已被有关机构（如：美国环境保护署、加拿大环境和健康署）确认为可接受的替代品，它们具有良好的应用特性，按要求使用时对环境无害。目前，短链产品已进入商业使用阶段，性能尚可。其中PFHS是近年来用于替代PFOS最多的全氟表面活性剂，各公司制得的三防整理剂也最多。
主要大公司的短链产品如下：
（1） 美国3M 公司
3M公司自2002年自愿退出PFOS及其相关产品的生产后，马上投入开发新一代SCOTCHGARD TM ROTECTOR产品。他们用全氟丁基磺酰基化合物（PFBS，Perfluorobutane Sulfonate，C4）作为PFOS的替代品研发出另外一种有机氟嵌段共聚物。用PFBS制成的新产品具有良好的防护功能，因为碳链短，无明显的环境和人体危害，已获得美国EPA （美国环保署）和世界其它环保机构批准。
3M公司已有C4的新商品Scotchguard PM系列(有4个品种)和FC系列(有1个品种) ，在本世纪初已供应市场：1）Scotchguard PM-3622和PM-3630，具有超级防水功能；Scotchguard PM-492具有易去污功能；Scotchguard PM-930具有防污和易去污功能；Scotchguard FC-226，具有吸湿和易去污功能等。（Scotchguard FC系列产品为丙烯酸氟烃酯类树脂，其化学结构与全氟烷基磺酰化物的产品如丙烯酸氟烃磺酰胺基烷基酯相比，少了磺酰胺基）。
（2） 美国杜邦公司
杜邦公司利用调聚反应生产全氟烷基单体，主要是C6基产品，没有C8基成分，所以不含PFOS。杜邦公司的Capstone防污易去污产品就属于短链产品，达到了美国环境保护署“2010 — 2015 PFOA减排计划”的要求，同时也符合美国环境保护署“长链全氟化化学品行动计划”中关于替代品的定义。自2008年3月问世以来，Capstone产品已成为杜邦纺织应用产品系列的一个重要组成部分。Capstone整理剂可提供与原有产品相同、甚至更好的性能，已成功被业内许多重要的客户采用。
2007年初，杜邦公司导入了一种加工工艺（新的氟调聚物制造技术即Echelon技术），可以去除超过97%的痕量PFOA及其同系物，以及来自Zonyl含氟调聚物基产品的直接前驱物。这些物质的数值均低于已经公开的有效分析方法中的可定量限制值（Limit of
Quantification），制成的LX平台高性能有机氟产品已从2007年一季度起推向市场，可用在包括氟表面活性剂、涂料、皮革及纸质包装等在内的表面保护领域上。
（3） 日本旭硝子株式会社
日本旭硝子株式会社基于C6化学技术，专门设计了E系列产品生产线。AsahiGuard?
E-SERIES（AsahiGuard? E系列）不含可能会对环境以及人体产生影响的PFOA、PFOA类物质以及这些物质的前身物质，是一种实现了可解决环境激素问题的无APEO化、无甲醛化、减少了杂质使得环境负荷更低的产品，能够满足用户对环保的产品的需求，于2006年上市。我国广东德美精细化工股份有限公司已获得该产品的代理权，国内市场已有销售。其典型产品Asahiguard E-series 的Asahiguard AG-E061，是一种符合欧盟要求的完全不含PFOS、PFOA 和APEO的新型含氟防水拒油整理剂，对水与油的排斥性和耐久性高，是能满足市场要求安全性和环保性的氟碳化合物。
（4） 日本大金工业株式会社
大金工业株式会社面向服装、纸张、非织造布等多种用途开发了兼具环保和效能的防水拒油整理剂UnidyneTM Multi Series，如UN IDYNE TG- 9011，不含PFOA（检测结果在测试范围5 ppb之内）、PFOS、APEO等有害物质。适于服装、纸张、非织造布等多种用途。（5） 科莱恩（Clariant）
科莱恩公司利用全氟己烷磺酸盐PFHS和全氟己酸PFHA研发了基于C6结构不含PFOS和PFOA的新一代氟碳化合物产品—Nuva? N Series，于2006年6月12~14日在德国举行的Tech textil和Avantex 展览会上正式推出。其已被证明具有与传统C8结构的氟碳化合物相似的功效，并完全符合美国环境保护署（EPA）提出的2015年PFOA零排放的计划。
Nuva? N Series的防水拒油抗污整理剂有：
1）Nuva N2114 liq。是一种弱阳离子性白色分散液，具有优异的防水拒油性和安全性，可适用于纤维素纤维、合成纤维及其混纺织物，最终用途的范围很广。
2）Nuva N4118 liq。是一种亲水型C6含氟易去污整理剂，具有优异的毛细渗湿效应和很好的耐久性，可与Arko fix树脂拼用。该产品具有PFOS或PFOA制备的对应产品同样高的性能。
（6） 巴斯夫（BASF）
典型产品有Lurotex Protector RPECO和Lurotex Protector RLECO等。
（7） 瑞士亨斯迈纺织染化（Huntsman TE）公司
该公司的O leophobol已提前三年将PFOA削减至5%。典型产品有Oleophobol? C。
（8） 其它公司
日本大金和美国道康宁联手推出C6（PFHS，Perfluorohexane Sulfonate）的产品。国内如中化的EzGard EG - 6810等。我国浙江巨化集团（浙江传化股份有限公司）技术中心2004年开始研究C6和C9含氟整理剂替代C8基含氟整理剂，正在研究和开发以C6为基础的含氟多功能整理剂。
4、短链产品的性能及缺点
同样以含氟织物整理剂为例，说明现有的短链产品的性能及缺点。目前的C8技术是同时获取防水性和防油性的最佳途径，可为工业洗涤提供良好的牢度，同时赋予织物柔软的手感。C8的替代品（主要是短链替代品）经过市场检验，发现不少问题。总的来看，短链整理剂不具备与C8类产品等同的性能，不能完全满足防污要求较高的织物的要求，如工作服、需重复使用的护理用纺织品和服装等。目前还没有适用于纺织行业、可取代现有长链氟化物的合理替代品。还有的替代品处于应用实践检验阶段，因此需抓紧攻关、全面改进。
从C6到C8，化合物的表面张力等物理/化学性能相差很大，这导致了防油、防污性能上的差异，而且随着氟化侧链的减少，其性能明显下降。从微观结构分析，由于侧链较短，
C6类碳氟整理剂不能形成与长链氟化物类似的最佳梳状结构，作为短碳链的C6全氟产品对纤维的包覆作用相对较弱，无法获得C8全氟产品在织物表面形成的致密保护膜。C4产品的性能比C6更差一些。与C8产品相比，C4和C6产品有以下不足：
(1)防水性能不及用PFOS制成的三防整理剂。如以全氟烷基丙烯酸酯作对比，C8产品的防水性为80，而C6的产品只有70。用PFBS制成的防水剂的防水性，与用PFHS制成的防水剂相仿。
(2)拒油性能不及用PFOS制成的三防整理剂。同样以全氟烷基丙烯酸酯进行对比，C8
产品的拒油性为130，而C6产品只有105~100。海恩斯坦研究院对经过C6类碳氟剂和C8类碳氟剂整理的纺织品进行比较，研究显示，二者存在明显的差别。在根据AATCC测试方法118-2007（拒油性：抗碳氢化合物测试）进行的实验中，拥有较长侧链的产品性能优异，具有最高等级（8A）的防油性。而C6类整理剂最高则达到6B或7C级。
表8是C6与C8产品拒油性能对比，可看出二者还有差距：
表8 防水拒油整理剂的拒油性能对比
表中可见，以全氟烷基丙烯酸酯进行对比，产品的拒油性能依次为C8 > C6 > C4，其中C4改性的全氟烷基丙烯酸酯的拒油性仅90~100，只有C6产品的85%左右，δC为15 mN/m，更加达不到C8 全氟烷基丙烯酸酯拒油性能的水平。
(3)按目前的技术水平，采用同一套生产设备进行织物的三防整理，C6产品的得率只有C8产品的80%。为达到C8全氟产品的水平，必须增加C6产品的用量，这导致生产成本的增加。用C4产品对织物整理的得率比C6产品更低，因此需耗用更多的防水剂。
(4)用C6、C4产品对织物整理时，不仅效果不及C8产品，而且会粘辊，影响整理织物的质量。
(5)价格高，经济性问题突出。
目前还没有适用于纺织行业、可取代现有长链氟化物的合理替代品。就现有的生产条件来看，PFBS的前景比PFHS更不乐观。然而如果性能要求只是针对一般用途的，短链碳氟化合物依然能提供良好的整理效果。目前市面上已有多种此类整理剂，足以满足户外服装的防水和防油要求。
5、短链产品的未来
由于用PFHS替代PFOS制造的三防整理剂存在性能差、价格高等缺点，技术上还不够成熟，因此应用推广受阻。粗略地统计我国印染企业使用的防水剂总量中，C6全氟产品所占比例还不到1%，大多数印染企业还在使用C8全氟产品。2005年国际上生产含氟防水剂的大公司有共同约定：到2012年彻底结束C8全氟防水剂的生产，转而生产更为环保的C6全氟产品，按照这个时间表来看，产品性能差距还很大。若不抓紧攻关解决C6全氟产品的上述一系列问题，要在2012年底禁绝C8全氟产品的使用，困难很大。
有人估计，在2015年的最后期限到来之前，环境友好型的新产品可能不会在所有纺织工艺中得以应用，除非它们能提供切实的益处。例如，在整个纺织供应链中，节能是一个非常重要的话题。短链碳氟整理剂和无氟替代产品的生产能耗越低，则它们的机会就越大。
目前新型短链或长链氟化物能否成功还受其它因素的制约，如C6类碳氟整理剂的价格。短链碳氟化学品的成本远远高于传统产品。
另一方面，运动装和户外装协会组织也表现出对环境友好型产品的高度关注。几乎可以肯定，外衣行业将促进环保型整理剂在服装领域的应用。
针对短氟链聚合物不具有所期望的低表面能性质，材料科学家们总结出降低临界表面张力的三种途径：（1）增加侧链上氟烷基含量；（2）提高侧链的支化度；（3）使含氟侧基垂直聚合物分子主链、直立于材料表面产生氟屏蔽效应。从有机氟化物的极低表面能表现来看，低表面能来自含氟烷基，而CF2CF2CF3等全氟烷基化合物的作用则更为明显，且随着氟碳链长度的增加，端基CF3基团的取向性增加，一般在C6以上，即可使整个链段屏蔽性能达到最优。
6、非全氟链段来代替全氟链段
值得一提的是，采取非全氟链段来代替全氟链段，也是一种避免产生PFOA 或PFOS 的有效手段。杜邦公司研究人员以C6F13(CH2CF2)2CH2CH2OCOCH=CH2与
C 6F 13(CH 2CF 2)2CH 2CH 2OCOC(CH 3)=CH 2为含氟单体制备出了与C8类性能相当的拒水拒油多功能整理剂。一个例子：
C 6F 13I
22C 6F 13CH 2CF 2I CH =CH C 6F 13CH 2CF 2CH 2CH 2I CH 2=CHCOOH C 6F 13CH 2CF 2CH 2CH 2OOCCH=CH 2243C 6F 13CH 2CF 2CH 2CH 2OH 这种非全氟链段产品，Zaggia A 等发表了一篇最新的文献综述，里面综述了近年来这方
面的最新进展（Current Opinion in Colloid & Interface Science 2012; 17(4): 188-95）。
结语：我国是世界萤石资源第一大国，具有氟化工的特殊资源优势。氟表面活性剂在整个氟化工中占有举足轻重的位置。我国能自主生产含氟烷基原料、特别是电解氟化法生产的全氟烷基磺酰氟和全氟羧酸，这是发展氟表面活性剂产业的基础。我们应充分利用这一优势，从科研和应用两方面共同努力，不断扩大氟表面活性剂的品种，提高氟表面活性剂的性能，在此基础上开发氟表面活性剂的终端配方产品。同时通过履行国际环境公约的各项行动促进氟表面活性剂行业可持续发展。
表面活性剂解析
表面活性剂：是一种加入很少即能明显降低溶剂（通常为水）的表面（或界面张力），改变 物系的界面状态，能够产生润湿、乳化、起泡、憎溶及分散等一系列作用，从而达到实际应用的要求的精细化学品。在结构上至少存在亲水基和疏水基两种基团，一个分子中可以同时 存在多个亲水基，多个疏水基。 分类：（1）按离子类型分类：1）非离子型表面活性剂2）离子型表面活性剂：阴离子、阳离子、两性（2）按表面活性剂的特殊性分类：碳氟表面活性剂、含硅表面活性剂、高分子表面活性剂、生物表面活 性剂、冠醚型表面活性剂。 常见阴离子、阳离子、两性表面活性剂的中英文名、简写及结构 （1）阴离子：十二烷基苯磺酸钠：Sodium dodecyl benzene sulfonate （SDBS 或LAS） 弧比一 3 Na （2）阳离子：苄基三甲基氯化铵:Benzyltrimethylammonium Chloride （TMBAC ） （3）非离子：脂肪醇聚氧乙烯醚：Primary Alcobol Ethoxylate （AE 或AEO） R-O-（CH2CH2O） n-H （4）两性：十二烷基甜菜碱：Dodecyl dimethyl betaine （BS-12）C12H25-N+（CH3）2CH2COO- 阴离子表面活性剂的合成： （1）烷基苯磺酸盐——烷基芳烃的生产过程: a?以烯烃为烷基化试剂合成长链烷基苯: 反应历程：（质子酸做催化剂） R—CH = CH2 + H+ = R- + CH —CH3 （以AlCl3作催化剂） HCl + AICI3 = H S +—Cl S - ? AICI3 RCh k CH2 + H S +—Cl S - ? AlCl3 = R — + CH- CH V AICI4 — 之后反应： R-CH-CH3 +
洗涤剂
表面活性剂 具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。它是一大类有机化合物。表面活性剂一端是非极性的碳氢链（烃基），与水的亲和力极小，常称疏水基；另一端则是极性基团（如—OH、—COOH、—NH?、—SO?H等），与水有很大的亲和力，故称亲水基，总称“双亲分子”（亲油亲水分子）。 表面活性剂溶于水时，可以采取两种方式：1、在液面形成单分子膜。2、形成“胶束”。 分类： （一）离子表面活性剂 1.阴离子表面活性剂 阴离子表面活性剂起表面活性作用的部分是阴离子。 （1）高级脂肪酸盐：系肥皂类，通式为（RC00-）n M n+。根据M的不同，又可分碱金属皂（一价皂）、碱土金属皂（二价皂）和有机胺皂（三乙醇胺皂）等。 （2）硫酸化物：主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类，通式为R·O·SO3-M+。它们的乳化性也很强，较肥皂类稳定，对黏膜有一定的刺激性，主要用做外用软膏的乳化剂，有时也用于片剂等固体制剂的润湿剂或增溶剂。 （3）磺酸化物：系指脂肪族磺酸化物和烷基芳基磺酸化物等。通式分别为R·SO3-和RC6H5·SO3-M+。常用的品种有二辛基琥珀酸磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠等，后者为目前广泛应用的洗涤剂。
W/O spans Tweens （Myrij）。 O（Perogol O 7.聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物 简单方法：可以用测试电导率，电导率可以测试出来，就是离子型表面活性剂，测试不出来是非离子表面活性剂。离子型表面活性剂中，加入已知的阳离子表面活性剂，如果变浑浊，就是阴离子表面活性剂，不浑浊就是阳离子表面活性剂和两性表面活性剂。加入已知的阴离子表面活性剂，如果变浑浊，就是阳离子表面活性剂，不浑浊就是阴离子表面活性剂和两性表面活性剂。 柠檬烯：用作制备香精、香料 松节：用药 二氧化硅分散液 脂肪酸脂：添加剂 a—甲 甜菜碱：三甲基甘氨酸两性离子表面活性剂
含氟表面活性剂
含氟表面活性剂的研究进展 摘要：含氟表面活性剂是特种表面活性剂的一类。本文对含氟表面活性 剂的结构与特性、合成方法及应用进行了简单综述。 关键词：氟表面活性剂；结构；特性；合成；应用 Containing fluorine surfactants research progress Abstract：containing fluorine surfactant is special surface active agent category. Compared with the traditional surface active agent, with high surface activity, high heat stability and GaoHuaXue stability, already hate water and the characteristics of every oil, has been widely used in washing, fire control, oil, textile and other fields. This paper containing fluorine surfactants structure and properties, synthesis methods and the application of a simple and reviewed in this paper. Keywords: fluorine surfactant; Structure; Characteristics; Synthesis; Application 氟表面活性剂主要是指碳氢链疏水基上的氢完全或部分被氟原子取代的表面活性剂。氟表面活性剂是迄今为止所有表面活性剂中表面活性最高的一种，有很高的热稳定性、化学稳定性。此外，其碳氟链既憎水又憎油，可制成油溶性的氟表面活性剂。氟表面活性剂的这些独特性能使其具有广泛用途，特别是在一些特殊应用领域起着其他表面活性剂无法取代的作用。氟表面活性剂合成较难，对其研究也相对较少，而且很多研究成果都已申请专利[1] 。 1.含氟表面活性剂的结构 从结构上看，氟表面活性剂与普通表面活性剂相似，都由亲水基和疏水基组成（见图1），尾部RF 是一个既憎水又憎油的氟碳链（可以是直链或支链），可根据使用需要改变链长和结构，一般最适宜的碳氟链长为6～10。尾部RF 在降低表面张力上起着决定性作用，也使得氟表面活性剂不同于传统的碳氢、硅
氟表面活性剂
氟表面活性剂 英文名：fluorinated surfactant （FSA） 一、碳表面活性剂的基本概念： 众所周知，表面活性剂一般由极性基团（亲水基）和非极性基团（疏水基）二部份组成。普通表面活性剂的非极性基团为碳氢链，而氟碳表面活性剂的非极性基团为氟碳链，即以氟原子部分或全部取代碳氢链上的氢原子。但二者在极性基团的结构上无明显区别。所以氟碳表面活性剂就是以氟碳链取代碳氢链作为分子中非极性基团的表面活性剂。 二、氟碳表面活性剂的分类： 与普通表面活性剂一样，氟碳表面活性剂的分类依据其极性基团结构不同可分为离子型和非离子型二大类。离子型又可分为阴离子型、阳离子型和两性离子型氟碳表面活性剂。 1、阴离子型氟碳表面活性剂： 根据其极性基团（亲水基）不同可分为羧酸盐类（RfCOO-M）、磺酸盐类（RfSO3-M）、磷酸盐类（RfOPO3M）和硫酸盐类（RfOSO3-M），工业上应用以前三者为主。 羧酸盐类氟碳表面活性剂：一般在强酸或含高价阳离子水溶液中的溶解度较小，但热稳定性较高； 磺酸盐类氟碳表面活性剂：相对具有更好的耐氧化性，对强酸、电解质敏感性小； 磷酸盐类氟碳表面活性剂：相对发泡性能较差。 2、阳离子型氟碳表面活性剂： 阳离子氟碳表面活性剂几乎都是含氮化合物，即有机胺衍生物。由于大多数物质表面颗粒带负电荷，故阳离子型活性剂易被吸附。 3、两性离子氟碳表面活性剂： 两性离子活性剂分子结构中同时含有酸性基和碱性基，其表现出的离子类型取决于溶液PH值，即在酸性介质中表现为阳离子型，在碱性介质中表现为阴离子型。两性氟碳表面活性剂酸性基主要是羧酸基和磺酸基，碱性基主要是氨基或季铵基。两性氟碳表面活性剂具有优良乳化性能，在氟碳材料、纸张、皮革等产品制造过程中用作乳化剂。 4、非离子型氟碳表面活性剂： 非离子型氟碳表面活性剂在水溶液中不电离，其极性基通常为含氧醚键（如聚氧乙烯基）。非离子型比其它类型活性剂更易溶于水、有机溶剂（包括酸、碱介质），与其它类型活性剂的相容性也更好。由于其在水中不电离，故对PH值稳定性高，受电解质、无机盐的影响也小，但因其极性基为一定数量的含氧醚键/羟基组成，故不能应用于强氧化介质，以免造成醚键断裂。
3M氟素表面活性剂
3M氟素表面活性剂 NovecTM氟素表面活性剂 FC-4430 产品简介： 3MTM NovecTM氟素表面活性剂FC-4430 是一种非离子聚合型含氟表面活性剂，该表面活性剂作为涂料添加剂，可使涂料获得很低的表面张力，而这种很低的表面张力只有在添加了氟化合物时才能获得。检测证明，作为3MTM NovecTM 氟素表面活性剂FC-430的换代产品，FC-4430 较FC-430具有更浅的颜色，更小的气味和更低的粘度（这使它更容易与溶液混合）。对于各种水剂型、溶剂型和高固含量型的涂料来说，FC-4430 表面活性剂是一种优秀的润湿剂和流平剂。FC-4430氟素表面活性剂能溶解和相容于绝大多数的聚合物，并能在干燥和固化过程中继续作用。当被应用于水剂型聚合物体系中时，FC-4430 氟素表面活性剂能够有效降低水相/有机相之间的界面张力，并且在聚合物体系中的有机相中保持表面活性。 物理性质： 性质FC-4430 外观黄色粘稠液体 比重1.170kg/l（9.75 lbs./gal） 闪点（Setaflash 闭杯）82 ℃（180 ℉） pH 值（1%水溶液）4.5 沸点200 ℃（392 ℉） 蒸气压0.0014 psi（0.07mmHg） 粘度（Bookriefield，＃3，6rpm）5500cps（4701centistokes） 水中的溶解度可以按任意比分散 类型非离子型 成分100% 氟代脂肪族聚合物脂 （除特别说明之外，所有的参数值都是在25℃（77℉）下测得的） 3MTM NovecTM 氟素表面活性剂FC-4430 用量： 表面活性剂的推荐用量是介于0.1% 到0.05% 之间，建议在添加前，可先制备一个FC-4430 浓度为10-25% 的表面活性剂的溶液。 FC-4430 的表面张力： 表面张力（dynes/cm）@ % FC-4430 于溶剂/树脂 溶剂/树脂0% 0.1% 0.2% 0.5% 蒸馏水73 21 21 21 ARCOL LG-56 33 30 28 23 二丁基邻苯二甲酸脂34 33 32 31 脂肪族环氧树脂（UVR-6110，UC）46 38 36 23 双酚A 型环氧树脂（828-RS）45 33 29 17 （除特别说明之外，所有的参数值都是在25℃（77℉）下测得的）
含氟表面活性剂经典综述
含氟表面活性剂经典综述 作者：肖进新江洪(大学化学与分子工程学院胶体化学研究室, 100871) 普通表面活性剂的疏水基一般为碳氢链,称碳氢表面活性剂。将碳氢表面活性剂分子碳氢链中的氢原子部分或全部用氟原子取代,就成为碳氟表面活性剂,或称氟表面活性剂。碳氟表面活性剂是特种表面活性剂中最重要的品种,有很多碳氢表面活性剂不可替代的重要用途。本文介绍其合成、性能及应用。 1 碳氟表面活性剂的物化性质和用途 碳氟表面活性剂的独特性能常被概括为“三高”、“两憎”,即高表面活性、高耐热稳定性及高化学稳定性;它的含氟烃基既憎水又憎油。碳氟表面活性剂其水溶液的最低表面力可达到20ｍＮ/ｍ以下,甚至到15ｍＮ/ｍ左右。碳氟表面活性剂在溶液中的质量分数为0.05%～0.%,就可使水的表面力下降至20ｍＮ/ｍ以下。而一般碳氢表面活性剂在溶液中的质量分数为0.%～1.%围才可使水的表面力下降到30ｍＮ/ｍ～35ｍＮ/ｍ。碳氟表面活性剂如此突出的高表面活性以致其水溶液可在烃油表面铺展(参见本文第二部分)。碳氟表面活性剂有很高的耐热性,如固态的全氟烷基磺酸钾,加热到 420℃以上才开始分解,因而可在300℃以上的温度下使用。碳氟表面活性剂有很高的化学稳定性,它可抵抗强氧化剂、强酸和强碱的作用,而且在这种溶液中仍能保持良好的表面活性。若将其制成油溶性表面活性
剂还可降低有机溶剂的表面力。 早期,碳氟表面活性剂曾用作四氟乙烯乳液聚合的乳化剂,以后逐步用作润湿剂、铺展剂、起泡剂、抗黏剂和防污剂等,广泛应用于消防、纺织、皮革、造纸、选矿、农药和化工等各个领域,显示强大的生命力。但碳氟表面活性剂由于合成困难,价格较高,目前主要用于一般碳氢表面活性剂难以胜任或使用效果极差的领域。研究表明,将碳氟表面活性剂与碳氢表面活性剂复配,有可能减少碳氟表面活性剂的用量而保持其表面活性。如将异电性碳氢和碳氟表面活性剂复配,不仅可大大减少碳氟表面活性剂的用量,在某些特殊情况下,复配品甚至具有更高的降低表面力的能力,即达到全面增效作用。碳氟表面活性剂特殊应用的一个典型实例是利用其水溶液可在油面上铺展的特性,制备水成膜泡沫灭火剂,其原理为:欲使水溶液在油面上铺展,必须满足铺展条件,即铺展系数Ｓｗ/ｏ>0: 油的表面力约为20ｍＮ/ｍ～24ｍＮ/ｍ左右。因此欲使铺展系数大于零,水溶液的表面力一般应在18ｍＮ/ｍ以下(至少应在20ｍＮ/ｍ以下)。有相当数量的碳氟表面活性剂,其水溶液的表面力较高,不能满足铺展条件。在另一种情况下,即使表面活性很高的碳氟表面活性剂,其水溶液也只能在达到一定浓度(临界铺展浓度)时方可在油面上铺展。研究表明,当油面首先加入很少量能够铺展的碳氟表面活性剂水溶液后,一些本来由于表面力太高而不能铺展的碳氟表面活性剂水溶液即可在油面上铺展。若在油面上首先铺展少量在临界铺展浓度之上的碳氟表面活性剂水溶液,临界铺展浓度之下的水溶液也可铺
特种表面活性剂和功能性表面活性剂
特种表面活性剂和功能性表面活性剂 概述： 简要介绍了含氟表面活性剂的结构、性质和分类，详细阐述了目前工业生产含氟表面活性剂的3种合成方法以及各种方法的优缺点，最后讨论了含氟表面活性剂在石油工业、消防和生物医药等领域的应用现状，并展望了其研究开发方向及发展趋势。 内容： 普通表面活性剂的疏水基一般是碳氢链，称为碳氢表面活性剂。 若将碳氢链中的氢原子部分或者全部替换成为氟原子，就成为含氟表面活性剂，或称碳氟表面活性剂(fluorocarbonsurfactants)，它是最重要的一种特殊表面活性剂。由于它有许多优良的性能，目前已逐渐成为表面活性剂行业研究的热点。 1含氟表面活性剂的结构、特性和分类 1.1含氟表面活性剂的结构 碳氢表面活性剂中的C-H链上的H原子被F原子取代，成为碳氟表面活性剂。碳氢链中的氢原子全部被氟取代的称为全氟表面活性剂，部分被氟取代的称为部分氟表面活性剂，目前应用的含氟表面活性剂大多是全氟表面活性剂。随着碳氢链转变成为碳氟链，物理化学性质呈现出明显的差异，比如含氟表面活性剂合成较为困难；在各类表面活性剂中，含氟表面活性剂具有最佳的活性等。 1.2含氟表面活性剂的特性 由于含氟表面活性剂的特殊结构，使其表现出其他表面活性剂所没有的一些特性，常被概括为“三高”、“两憎”，即高表面活性、高耐热稳定性及高化学稳定性；它的含氟烃基既憎水又憎油。 表面活性剂的效果与表面性质和表面活性剂的结构密切相关，研究表明，含氟表面活性剂在降低氟碳化合物／水界面张力时尤为出色[1]。含氟表面活性
剂是迄今为止所有表面活性剂中表面活性最强的一种，由于其临界胶束浓度很低(10-5mol／L～10-6mol／L)，用量比碳氢表面活性剂小得多，在极低的浓度下(普通表面活性剂的l／10到1／100)就能使水的表面张力降至20 mN／m以下，新型的氟季铵盐双子表面活性剂甚至能使水的表面张力降至13.7 mN／m[2]。含氟表面活性剂有很高的耐热性，如固态全氟辛基磺酸钾在420℃加热5h不分解[3]，因而可在300℃以上使用，这是一般表面活性剂远远不及的。含氟表面活性剂可抵抗强氧化剂、强酸和强碱的作用，表现出极高的化学稳定性。 研究表明，含氟表面活性剂的高表面活性是由于其分子间的范德华力小造成的，表面活性剂分子从水溶液中移至溶液表面所需的张力小，导致了表面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，使其可应用于不同场合。 1.3含氟表面活性剂的分类 与普通表面活性剂类似，含氟表面活性剂依其结构可分为阴离子型、阳离子型、非离子型以及两性离子型4种类型[4]。 阴离子含氟表面活性剂在溶液中解离后，根据解离出的阴离子结构不同，又可分为羧酸盐型(RfC00-M+)、磺酸盐型(Rfs03-M+)、硫酸酯盐型(RfOS03-M+)和磷酸酯盐型(RfOP (0)02-2M+2)等几大类。其中R为氟碳疏水基，M+为无机或有机反离子。有些阴离子含氟表面活性剂含有非离子的聚氧乙烯基片段以增加含氟表面活性剂的水溶性及其与阳离子或两性表面活性剂的兼容性。 阳离子含氟表面活性剂主要分为胺盐型和季铵盐型两大类，目前对这两类含氟表面活性剂的研究较多。其中季铵盐型阳离子含氟表面活性剂不受pH影响，在酸碱介质中均可使用，故其用途较为广泛。 但阳离子含氟表面活性剂对某些阴离子敏感，因而不宜与带负电的离子如阴离子表面活性剂或阴离子颜料混合使用。
含氟表面活性剂的应用
含氟表面活性剂及其应用 摘要 含氟表面活性剂是目前最受青睐的特种表面活性剂，相比于传统的碳氢表面活性剂，含氟表面活性剂的用量少，降低水溶液表面张力的作用强，同时可以跟其它表面活性剂起到很好的复配效果，可以应用于石油、消防、涂料、造纸等很多领域。
目录 1 表面活性剂 (1) 2 含氟表面活性剂的结构及性质 (1) 2.1 含氟表面活性剂 (1) 2.1.1 含氟表面活性剂的稳定性 (1) 2.1.2 含氟表面活性剂的溶解性 (1) 2.1.3 含氟表面活性剂的表面活性 (2) 2.1.4 含氟表面活性剂的水溶液在油面上的铺展 (2) 2.2 含氟表面活性剂类型 (2) 2.3 含氟表面活性剂的合成方法 (3) 2.4 含氟表面活性剂的应用 (3) 2.4.1 在石油领域的应用 (3) 2.4.2 在消防领域的应用 (4) 2.4.3 在涂料中的应用 (4) 2.4.4 在造纸业中的应用 (4) 2.4.5 在其他方面的应用 (4) 2.5 含氟聚合物的研究进展 (5) 3 展望 (8) 4 个人想法 (8) 参考文献 (9)
1 表面活性剂 所谓表面活性，是指溶剂的表面张力降低的性质，能显著降低（多数为水）表面张力或液-液界面张力的物质被称为表面活性剂。最近科学领域不断地在开拓，表面活性剂不仅运用于日常生活，还可以运用到国民经济关系到的很多方面，在这些领域里，表面活性剂有着神奇的效果，用量虽少，但对改进技术、提高质量、增产节约却收效显著，有“工业味精”之美誉。 我们把表面活性剂的疏水基只含有碳氢链（分子中可以含有Cl、Br、I、O、N、S等元素）的这种常用的表面活性剂称为碳氢表面活性剂。如果除含有以上元素外，分子中还含有F、Si、B等元素，则叫做特种表面活性剂。但随着科学技术的不断发展，一些结构特殊的表面活性剂的不断出现，形成了新型的特种表面活性剂，如含有Bola型、双子型、冠醚型等结构的表面活性剂。特种表面活性剂之所以受到如此关注，是因为它具有诸多普通表面活性剂所不能及的特殊性质。特别是含氟表面活性剂，它是近年来迅速发展的一类表面活性剂，是特种表面活性剂非常重要的一个品种，也是迄今为止表面活性最高的一种。 2 含氟表面活性剂的结构及性质 2.1 含氟表面活性剂 碳氧表面活性剂结构上的氧原子被氟原子部分或者全部替代被称为含氟表面活性剂。它具有高表面活性、高耐热稳定性、高化学稳定性、憎水性和憎油性的“三高”、“两憎”的独特性能，是20世纪最重要的化工产品之一，在许多特殊的领域中有着不可替代的作用。 2.1.1 含氟表面活性剂的稳定性 氟是自然界中电负性最高的元素，所以碳氟键的共价键具有离子键的性能，键能很高，可达415J/mol，又因为共价键合的氟原子的原子半径比氧原子大，可有效地将全氟化的键屏蔽保护，因此相比之下含氟表面活性剂具有良好的化学稳定性和热稳定性。例如，将全氟辛基磺酸在浓硝酸中反应温度加到170℃也没有被分解；同时与其他的过氧化氧或者联氨等反应时也没有发现异常。 2.1.2 含氟表面活性剂的溶解性 含氟表面活性剂在水溶液的溶解度完全取决于其极性基团和碳氟基的结构，其溶解度随着链长的增加而降低。例如甲烷在水中的溶解度是四氟甲烷的7倍。
含氟表面活性剂的合成与性能
含氟表面活性剂的合成与性能学院：化学与材料工程学院班级：应化1001 学号：05011001
含氟表面活性剂的合成与性能 （江南大学化学与材料工程学院，江苏无锡214122） 摘要：含氟表面活性剂是特种表面活性剂中最重要的品种，有很多碳氢表面活性剂不可替代的用途。含氟表面活性剂主要以全氟烷基或全氟烯基或部份氟化了的烷基等作为疏水基部分，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合成阴离子型、阳离子型、非离子型及两性型等不同系列的含氟表面活性剂产品。另外，含氟表面活性剂具有“三高二憎”的特点，所谓“三高”是指高表面活性、高热稳定性和高化学惰性；所谓“二憎”(也称“双憎”)是指同时具有憎水性和憎油性。其已广泛应用于洗涤、消防、石油、纺织等多个领域。本文主要介绍了含氟表面活性剂的一些合成方法和性能。 关键词：含氟表面活性剂；三高二憎；合成；性能； Synthesis and Properties of fluorine-containing surfactant LI Yong-liang (College of Chemical and Material Engineering, Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122 ,China) Abstract: The fluorine-containing surfactant is the most important varieties of specialty surfactants, there are a lot of hydrocarbon surfactants irreplaceable purposes. This paper describes the fluorine-containing surfactant fluorinated alkyl perfluoroalkyl or perfluorinated alkenyl or in part as a hydrophobic moiety, and then need to introduce appropriate linking group and hydrophilic groups, according to the nature of the hydrophilic group of different synthetic anionic, cationic, nonionic and amphoteric type different series of fluorine-containing surface active agent product. In addition, the fluorine-containing surfactant has three sophomore hate "is characterized by the so-called" three high "refers to the high surface activity, high thermal stability and high chemical inertness; the so-called" hate "(also called" hate ") hydrophobic and oleophobicity. It has been widely used in washing, fire, oil, textile and other fields. This paper describes the fluorine-containing surfactant synthesis methods and performance. Keywords：Fluorinated surfactant; Three highways and two hated ways;
表面活性剂在涂料中的应用
表 面 活 性 剂 在 涂 料 中 的 应 用 班级：B08（2）班 姓名：李阳 学号：0825832026
表面活性剂在涂料中的应用 随着科学技术的进步，我们对表面活性剂的要求更高，使用条件更苛刻，传统类型的表面活性剂已经不能满足要求，合成新型高效的表面活性剂成为当前表面活性剂工业的主要任务。作为精细化工的主要分支，表面活性剂是指那些具有很强表面活性、能使液体的表面张力显著下降的物质。传统意义上的特殊表面活性剂主要是指表面活性剂中能够提供高性能和特种功能的表面活性剂。 到目前为止，我国在特殊表面活性剂这方面的工作才刚刚起步，由于表面活性剂种类繁多，加上各种表面活性剂产品的存在形式又千变万化，对特殊表面活性剂并没有一个确切的界定标准。但根据表面活性剂在水溶液中呈现的离子性，特殊表面活性剂可以大致划分为阴离子型、阳离子型、两性离子型以及非离子型。今天，就来聊聊表面活性剂在涂料中的应用。 表面活性剂作为助剂已经成为涂料中不可缺少的重要组成部分，加入极少量就可以大幅提高涂料和涂膜的质量。表面活性剂可以在涂料加工过程中提高研磨效率，避免产生结皮，消除泡沫；在贮存过程中防止颜料凝聚和霉败；在施工过程中防止流挂；在涂膜过程中提高附着力；在成膜过程中增加光泽，防止浮色发花、缩孔；在应用过程中使涂层防霉、防污、防静电。涂料助剂应用水平的高低已成为衡量涂料质量好坏、科技含量高低的重要标志。传统型的表面活性剂通常具有一个亲水头基和疏水尾链，在涂料中已得到广泛应用。包括阴离子型表面活性剂，如脂肪酸、脂肪醇磺酸酯、烷基磺酸酯等；阳离子
表面活性剂，如脂肪胺的盐和季铵盐等；非离子表面活性剂，如脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚等；两性表面活性剂，如氨基酸和甜菜碱衍生物等；阴阳离子对型表面活性剂，如油基氨基油酸盐等。而传统类型的表面活性剂已经不能满足要求，新型表面活性剂在涂料中的应用也将进一步提高涂料的质量和性能，从分子结构的角度我来介绍几种新型的表面活性剂。 1.低聚表面活性剂 所谓低聚表面活性剂是将两个或两个以上的同一或几乎同一表面活性剂单体，在其亲水头基或靠近亲水头基附近用联接基团通过化学键将这些两亲成分联接在一起。作为一种新型表面活性剂，低聚表面活性剂可以帮助人们实现从分子水平上调控有序聚集体，所以成为国际胶体科学与相关领域的研究热点。近20年对它们的研究日益深入，对其基本的物理化学性质有了大致的了解，该类型表面活性剂通常具有极高的表面活性。目前已经合成的低聚表面活性剂有二聚体、三聚体和四聚体等，其中最引人注目的是二聚体，二聚表面活性剂最早被合成于1971年，后因其结构上的特点而被形象地命名为Gemini(英文是双子星之意)表面活性剂。Gemini表面活性剂的分子结构中有两个亲水基和两个亲油基，并通过联接基团连接起来。联接基团的存在，使得两个表面活性剂单体离子利用化学键紧密连接，其碳氢链间更容易产生强相互作用，既加强了碳氢链之间的疏水结合力，又减弱了离子头基间的排斥倾向。这就是Gemini表面活性剂和普通单链单头基表面活性剂相比较，一些性质更为优异的根本原因。
创新发展含氟表面活性剂
文献综述 -----创新发展含氟表面活性剂 吉林化工学院 化工与材料工程学院 化工0802班 常娥 2011年5月14日
创新发展含氟表面活性剂 摘要：含氟表面活性剂是20世纪最重要的化工产品之一。进入21世纪合氟表面活性剂向环保、高效、低成本方向发展。在2006年底欧盟通过限制PFOS销售指令之后，含氟表面活性剂必须创新发展。本文提出了研发C。替代物、含硅氟、含氧等杂原子的含氟表面活性剂，研究相关检测技术，积极整合优势资源以及研究复配增效技术应对建议。 Abstract: The fluorine-containing surfactant in the 20th century one of the most important chemical products. In the 21st century together surfactant to environmental protection, high efficiency, low-cost direction. The end of 2006 the EU Directive by restricting sales of PFOS, the fluorinated surfactant to innovation and development. In this paper, R & D C. Alternatives, silicon fluoride, oxygen and other heteroatoms fluorinated surfactant, research related to detection technology, and actively integrate advantageous resources and research synergistic technology deal recommendations. 关键词：含氟表面活性剂全氟辛酸氟烃基改性硅油含氟有机硅拒水拒油氨基硅油发展趋势 Key words: fluorine-containing surfactant perfluorooctanoic acid fluoride silicone fluorinated alkyl modified silicone oil water and oil repellent silicone oil trends 含氟表面活性剂具有高表面活性、高耐热稳定性、高化学稳定性、憎水性和憎油性的“三高”、“两憎”的独特性能，是20世纪最重要的化工产品之一，在许多特殊的领域中有着不可替代的作用。 用含氟表面活性剂对纸张、织物进行防水防油整理开始于20世纪50年代。经含氟化合物防水防油处理的纸张对许多液体的渗透有抵抗能力，而不会改变纸张及纸板的孔隙度、柔韧性、透气性、外观以及湿强度，这些优点是其它隔离涂布技术所不能够达到的[1]。 1 含氟表面活性剂的发展历程简述 1．1 国外含氟表面活性剂的发展 电解氟化法制备含氟表面活性剂是3M公司最早应用于工业化生产的。l950年，美国杜邦公司公布以四氟乙烯乳液为原料制备含氟表面活性剂的发明专利技术。l952年美国3M公司研制了以全氟羧酸铬的络合物为主要成分的含氟表面活性剂，1956年又研制出商品名为Scotchguard的防水、防油、防污的含氟丙烯酸酯类整理剂，20世纪60年代向西欧、日本出口。英国ICI公司在20世纪60年代中后期开发了以四氟乙烯齐聚体为防水防油基的含氟表面活性剂。20世纪7
碳氟表面活性剂
碳氟表面活性剂 摘要:介绍了碳氟表面活性剂的主要物理化学性质,合成方法,国际、国内碳氟表面活性剂的发展及现状。介绍了碳氟表面活性剂的最新进展,特别是一些新型碳氟表面活性剂的主要性质和用途。分析了我国碳氟表面活性剂发展缓慢,与国外形成巨大反差的原因,并对进一步发展我国的碳氟表面活性剂工业提出了自己的看 法 。关键词:表面活性剂;碳氟表面活性剂;性能;合成;应用;发展普通表面活性剂的疏水基一般为碳氢链,称碳氢表面活性剂。将碳氢表面活性剂分子碳氢链中的氢原子部分或全部用氟原子取代,就成为碳氟表面活性剂,或称氟表面活性剂。碳氟表面活性剂是特种表面活性剂中最重要的品种,有很多碳氢表面活性剂不可替代的重要用途。本文介绍其合成、性能及应用。1碳氟表面活性剂的物化性质和用途碳氟表面活性剂的独特性能常被概括为“三高”、“两憎”,即高表面活性、高耐热稳定性及高化学稳定性;它的含氟烃基既憎水又憎油。碳氟表面活性剂其水溶液的最低表面张力可达到20ｍＮ/ｍ以下,甚至到15ｍＮ/ｍ左右。碳氟表面活性剂在溶液中的质量分数为0.005%～0.1%,就可使水的表面张力下降至20ｍＮ/ｍ以下。而一般碳氢表面活性剂在溶液中的质量分数为0.1%～1.0%范围才可使水的表面张力下降到30ｍＮ/ｍ～35ｍＮ/ｍ。碳氟表面活性剂如此突出的高表面活性以致其水溶液可在烃油表面铺展。碳氟表面活性剂有很高的耐热性,如固态的全氟烷基磺酸钾,加热到420℃以上才开始分解,因而可在300℃以上的温度下使用。碳氟表面活性剂有很高的化学稳定性,它可抵抗强氧化剂、强酸和强碱的作用,而且在这种溶液中仍能保持良好的表面活性。若将其制成油溶性表面活性剂还可降低有机溶剂的表面张力。早期,碳氟表面活性剂曾用作四氟乙烯乳液聚合的乳化剂,以后逐步用作润湿剂、铺展剂、起泡剂、抗黏剂和防污剂等,广泛应用于消防、纺织、皮革、造纸、选矿、农药和化工等各个领域,显示强大的生命力。但碳氟表面活性剂由于合成困难,价格较高,目前主要用于一般碳氢表面活性剂难以胜任或使用效果极差的领域。研究表明,将碳氟表面活性剂与碳氢表面活性剂复配,有可能减少碳氟表面活性剂的用量而保持其表面活性。如将异电性碳氢和碳氟表面活性剂复配,不仅可大大减少碳氟表面活性剂的用量,在某些特殊情况下,复配品甚至具有更高的降低表面张力的能力,即达到全面增效作用。碳氟表面活性剂特殊应用的一个典型实例是利用其水溶液可在油面上铺展的特性,制备水成膜泡沫灭火剂,其原理为:欲使水溶液在油面上铺展,必须满足铺展条件,即铺展系数Ｓ>0: 油的表面张力约为20ｍＮ/ ｍ～24ｍＮ/ｍ左右。因此欲使铺展系数大于零,水溶液的表面张力一般应在18ｍＮ/ｍ以下(至少应在20ｍＮ/ｍ以下)。有相当数量的碳氟表面活性剂,其水溶液的表面张力较高,不能满足铺展条件。在另一种情况下,即使表面活性很高的碳氟表面活性剂,其水溶液也只能在达到一定浓度(临界铺展浓度)时方可在油面上铺展。研究表明,当油面首先加入很少量能够铺展的碳氟表面活性剂水溶液后,一些本来由于表面张力太高而不能铺展的碳氟表面活性剂水溶液即可在油面上铺展。若在油面上首先铺展少量在临界铺展浓度之上的碳氟表面活性剂水溶液,临界铺展浓度之下的水溶液也可铺展。碳氟表面活性剂水溶液在油面上铺展形成一层水膜,使油面与空气隔绝,以此发展出一种高效灭火剂———水成膜泡沫灭火剂(或称“轻水”泡沫灭火剂),这 是目前国际上重点发展的灭火剂,主要用于扑灭油类火灾。2碳氟表面活性剂的合成与碳氢表面活性剂相比,碳氟表面活性剂的合成相对困难。它的合成一般分三步:首先合成含6个～10个碳原子的碳氟化合物,然后制成易于引进各种亲水基团的含氟中间体,最后引进各种亲水基团制成各类碳氟表面活性剂。其中含氟烷基的合成是制备碳氟表面活性剂的关键。含氟烷基的工业化生产方法主要是电解氟化法、氟烯烃调聚法和氟烯烃齐聚法。电解氟化法是40年代由美国ＪＨＳｉｍｏｎｓ研制成功的。将被氟化的物质溶解或分散在无水氟化氢中,在低于8Ｖ的直流电压下进行电解。电解过程中在阴极产生氢气,在阳极有机物被氟化。在有机物氟化过程中,只有有机物的氢原子被氟原子取代,其他一些官能团如酰基和磺酰基等仍被保留。典型的电解氟化的例子是烷基酰氯和烷基磺酰氯分别在无水氟化氢中电解生成全氟烷基酰氟和全氟烷基磺酰氟,由它们出发,可用普通方法制得各类碳氟表面活性剂。氟烯烃调聚法是利用全氟烷基碘等物质作为端基物调节聚合四氟乙烯等含氟单体制得低聚合度的含氟烷基调节物。该方法最早是由英国剑桥大学的ＲＮＨａｓｚｅｌｄｉｎｅ等研究的。他在1951年发现三氟碘甲烷可与乙烯和四氟乙烯发生调节聚合反应。随后,美国ＤｕＰｏｎｔ公司研制开发了以五氟碘乙烷为端基物与四氟乙烯在加热加压条件下进行调节聚合反应
氟素表面活性剂在金属表面处理剂的应用
氟素表面活性剂在金属表面处理剂的应用 氟素表面活性剂在金属表面处理剂的应用xuchengstar氟素表面活性剂在金属表面处理剂的应用。 金属浸蚀剂、光亮处理剂及酸洗缓蚀剂 金属材料在加工前必须进行除锈、去除表面氧化层及污垢的工艺，常用的化学清理剂是硫酸、盐酸等无机酸，如在酸中加入表面活性剂可提高酸洗的效果。在酸洗液中加入少量氟表面活性剂，不仅去锈效果快，表面平整性好，而且对金属防酸蚀有一定的缓蚀保护作用，可以明显提高清洗效果，因此称不酸冼缓蚀剂。 在对金属表面进行浸蚀处理或光亮处理时，在处理剂中加入(0.01%)的两性离子型氟表面活性剂可改善金属表面的润湿情况，并有减少处理剂蒸发损失，缩短处理时间，提高处理后表面光洁度等作用。 在强酸强碱介质中，在通常的表面活性剂会失效的情况下使用氟表面活性剂做润湿剂会更有效，因为在这种条件下，它们的性能是稳定的。在金属蚀刻浴中加入少量的氟表面活性剂，能使刻蚀操作更顺利。在光刻工艺中，把氟表面活性剂加入光致抗蚀膜中可以改善基片的密着性，抗蚀膜变得容易剥离，可以得到更清晰的图形花纹。 在金属抛光剂中添加少量的氟表面活性剂，使镀镍-磷合金的铝磁盘，在抛光后，表面粗糙度为21，表面无划痕，凹坑、结节等缺陷。也可在宝石制品的表面增光处理液中添加氟素表面活性剂，增加光处理效果。 金属防腐抑制剂，防污处理剂
在金属后处理加工中进行表面处理可以减少金属被腐蚀，增强基防污能力。用氟素表面活性剂作金属防腐抑制剂，由于基在金属表面的定向吸附而抑制了酸对金属的腐蚀。在不锈钢、铝等处理剂中加入0.01%的氟素表面活性剂，就可以大大提高处理后的防腐蚀效果。 用含有氟表面活性剂的金属光洁处理剂对钢、不锈钢、铜、黄铜、铝等金属做光泽处理时，都可以得到均匀的汹涌表面，与末加氟表面活性剂的处理剂相比，可缩短浸泡时间，并增强抗污能力。 在金属防污处理剂中加入氟表面活性剂，可使金属表面有防水、防油、防污效果，如铝板在用含氟烷基磷酸酯的防污处理剂处理后，不仅防污，而且可使水在其表面减少80%的吸附量，用这样的处理过的飞机、汽车挡风玻璃，可以防止其表面在冬季结冰。 金属清洗剂 去除金属机械表面的油污，可以用汽油等成品油。但这种方法清洗，不仅浪费能源，而且毒性很大，易引起火灾和污染环境。 改用以表面活性剂为主要活性成份的水基化学清洗剂代替或部分代替油品和油基型清洗剂，这样不不仅能节约能源，减少对环境的污染，并能提高清洗效果，保护清洗人员免受化学物的侵害，降低劳动强度。国内外使用的水基化学清洗剂是以阴离子、非离子表面活性剂复配而成的，不仅清洗效果好，而且使用量较少。用于清洗机械的金属零件和精密零件的清洗剂应具有良好的润湿性、渗透性、乳化性、分散性等能力，对零件无腐蚀作用。在水基化学清洗剂中，加入少量氟表面活性剂与碳氢表面活性剂复配，则能起到去油污性能好，对金属不侵
含氟表面活性剂简述
含氟表面活性剂简述 徐宇 江南大学化学与材料工程学院应用化学0901 文章摘要：介绍了含氟表面活性剂的种类、特性以及在多个工业领域及日常用品中的广泛用途，综述了当前含氟表面活性剂的合成方法。 关键词：含氟表面活性剂；种类；特性；应用 Fluorine-containing Surfactant Abstract :The kinds,characteristics,functions in various industrial areas and daily necessities in the wide range of uses of fluorine-containing surfactant were introduced,the synthesis of fluorine-containing surfactant was reviewed. Keywords：fluorine-containing surfactant；kinds；characteristics；application 引言：含氟表面活性剂（fluorine-containion surfactant）是20世纪60年代研发的一类特种表面活性剂。与传统表面活性剂相比，含氟表面活性剂具有较高的表面活性、高耐热稳定性、高化学稳定性及既憎水又憎油等优良特性。因而在日用化工、纺织印染、石油化工、电镀防腐等领域有广泛的应用全景和发展潜力。作为一类特殊的表面活性剂，近年来含氟表面活性剂的应用研究逐渐成为表面活性剂中最为活跃的研发重点之一。 一．含氟表面活性剂的特性与分类 1.含氟表面活性剂的特性 一般表面活性剂的结构由两部分组成，一部分为油溶性集团或叫疏水基，另一部分为水溶性集团或叫亲水基。将油溶性基团中的氢原子被氟原子取代，就成为氟碳表面活性剂。氟元素是电负性最大的非金属元素，具有高氧化性，高电离能，使得氟碳键键能高，结构比碳氢稳定，同时又使氟原子难以被极化，这种低极性使氟碳链的疏水作用远超过碳氢链。氟原子电负性大，原子半径小，C-F键能高，能将C-F键屏蔽起来，使其保持高度的热稳定性和化学稳定性。含氟表面活性剂具有高表面活性、高耐热稳定性及高化学稳定性这“三高”和含氟烃基既憎水又憎油这“两憎”的特性。此外，它还具有优良的复配性能等。 2.含氟表面活性剂的分类
表面活性剂以及氟系表面活性剂
表面活性剂以及氟系表面活性剂 摘要：当前，表界面化学在我们生活中越来越重要，扮演着一个不可或缺的角色。无论是身边的日常生活，还是各种工业生产，表界面无处不在。而在表界面化学中，表面活性剂是其重要的组成部分之一，在生活和生产中起到了非常大的作用。本文简单介绍了表面活性剂的概念，分类，应用。并就表面活性剂的其中一类——氟系表面活性剂，做一个综述性的介绍，以期对表面活性剂有一个初步的了解。 关键词：表界面表面活性剂氟系表面活性剂 Surfactants and Fluorocarbon Surfactants Abstract: Currently, chemistry of the surface of materials is playing an more and more important role in our lives. Surface of materials is ubiquitous not only in daily life but also in industrial production. In particular, surfactant is one of the most important part among the family of surface chemistry. It has great influence on the daily affairs and industry. This article has made a brief introduction of the concept,categories and applications of surfactants and a further introduction of fluorocarbon surfactants in the hope of offering a simple understand of the surfactants by this review. 先从一个故事讲起。美国曾经有一次登月行动因驱动火箭的液态燃料在一次断路周期后未能按原来计划执行第二次点火而遭失败。在排除了系统装置故障原因后，一位表面化学家提出，由于液体燃料在失重空间中，不能很好的润湿容器而导致二次点火失败。若改进燃料对容器的润湿性，呈现浸润状态，则可使燃料顺利进入油泵。可见，表面化学基本原理对登月计划的成败竟产生了如此举足轻重的影响。表面化学小至身边的肥皂洗涤剂，大致航天工程，可谓无处不在，时时刻刻都在发挥着它的作用。本文即对表界面化学中的重要的一块——表面活性剂作一个简单的综述介绍，并着重介绍一下近几年来发展起来的新型的表面活性剂——氟表面活性剂。 一．表面活性剂 1.表面活性剂的概念及分类 何为表面活性剂？表面活性剂，是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。表面活性剂的分子结构具有两亲性的特点：一端为亲水基团，另一端为憎水基团；亲水基团常为极性的基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，也可是羟基、酰胺基、醚键等；而憎水基团常为非极性烃链，如8个碳原子以上烃链。 表面活性剂由于具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列物理化学作用及相应的实际应用，成为一类灵活多样、用途广泛的精细化工产品。表面活性剂除了在日常生活中作为洗涤剂，其他应用几乎可以覆盖所有的精细化工领域。 表面活性剂分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂等。离子型表面活性剂可分为阴离子型，阳离子型以及两性离子表面活性剂。而非离子型的则有乙二醇型，多元醇型等种类。