[发明专利]一种氟碳表面活性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面活性剂及其制备方法，特别是一种非离子氟碳表面活性剂及其制备方法。

背景技术

氟碳表面活性剂主要是碳氢链疏水基团中的氢部分或全部为氟原子所取代了的表面活性剂，它具有一系列独特的物理化学特性和独特的界面活性。

氟表面活性剂具有“三高和两憎”(高表面活性、高热稳定性、高化学稳定性；憎水、憎油)的独特性能，其高表面活性和憎水憎油性能够有效地降低水及有机溶剂的表面张力，而高热稳定性和高化学稳定性能够使其在高温、强酸强碱和有氧化物存在的条件下应用，这些性能是碳氢表面活性剂所不及的。氟碳表面活性剂水溶液的最低表面张力可达20mN/m以下，甚至到15mN/m左右。表面活性高，用量少，能明显改善介质的润湿性、渗透、乳化及流平性能；同时还具有卓越的僧水、僧油及防污功能。它已广泛用于化学、机械、电子、石油、纺织、造纸、照相、油墨等工业以及家庭用品和其它领域。尽管其制造难度大，成本较高，销售量远不如烃类化合物大，但在许多行业中因功能优异、作用大、实用性强，占有不可替代的地位。

国际上对氟碳表面性剂的研究利用较国内成熟，专利也基本控制在美国、德国、南非等国家手中。但国外生产的几种氟碳表面活性剂产品的价格昂贵，给用户使用带来了巨大的成本，难以大规模的工业化应用。另外，现有的氟碳表面活性剂(杜邦、3M公司、ICI公司、大金公司等)、四氟乙烯齐聚物(上海有机化学所)和六氟丙烯齐聚物(Noes公司、旭硝子公司、三爱富公司)居多，这些氟碳表面活性剂生物降解极其缓慢，对环境危害大，杜邦公司因特氟龙产品中含有全氟辛酸铵而被投诉，3M公司已经停产部分该类产品。而四氟乙烯齐聚物和六氟丙烯齐聚物基氟碳表面活性剂的表面活性远低于全氟烷基链基氟碳表面活性剂，同样存在难于生物降解的环境问题。

在国内，对氟碳表面活性剂的研究也越来越多，但能工业化应用的制备技术相对弱势，特别是非离子氟碳表面活性剂，制备工艺合成收率比较低，产物成分多，提纯困难，制备难度大，直接造成了表面活性及热、化学稳定性达不到要求，生产成本很高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种工艺简单，合成收率高，生产成本低的氟碳表面活性剂及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种氟碳表面活性剂，其分子式为：R_FSO₂NH(CH₂)_nN(C₂H₅)₂O其中：R_F：C_mF_m+1；m＝4～12；n＝2或3，其特征在于，制备该氟碳表面活性剂的配方成分和含量如下：全氟烷基磺酰氟10-50重量份，胺5-45重量份，溶剂20-50重量份，氧化剂10-30重量份，助剂0.1-2.5重量份，离子水5-30重量份。

所述的全氟烷基磺酰氟包括化学纯或工业级的C12，C10，C8，C6，C4。

所述的胺包括化学纯或工业级的三乙胺，二乙基丙二胺，二乙基甲基丙二胺，二甲基丙二胺，二甲基乙二胺。

所述的溶剂包括化学纯或工业级的甲脂，丁脂，乙脂，乙醇，丙醇，异丁醇。

所述的氧化剂包括双氧水，次氯酸钠，次氯酸。

所述的助剂包括亚硫酸钠，硫酸镁。

一种氟碳表面活性剂的制备方法，其特征在于，将全氟烷基磺酰氟10-50重量份，胺5-45重量份，溶剂20-50重量份，在20-110℃下反应2-12小时，得到中间产物；将中间产物与氧化剂10-30重量份均匀混合，在20-80℃下搅拌反应数小时，反应结束后加入助剂0.1-2.5重量份搅拌均匀，过滤后将产物与去离子水5-30重量份在0-50℃搅拌混合，得产品全氟烷基磺酰胺氧化物。