[发明专利]一类非离子氟碳表面活性剂及其制备

说明书

本发明涉及一类非离子氟碳表面活性剂，化学式为C₉F₁₉COXCOC₉F₁₉，其中X为NHC₂H₄OC₂H₄NH或者OC₂H₄N(CH₃)C₂H₄O或者OC₂H₄N(CH₂CH₃)C₂H₄O。制备方法为：全氟癸酸和含胺类柔性连接基团的化合物按照2～3：1的摩尔比加入溶剂中，回流通氮气，升高到反应温度，反应24h‑48h；反应完毕后，静置冷却至室温；在70℃用旋转蒸发仪旋蒸除去溶剂和水，利用二氯甲烷或者二氯甲烷和乙醇的混合液进行重结晶，用减压抽滤，最后真空干燥。本发明的非离子氟碳表面活性剂降低表面张力显著，临界胶束浓度小，表面过剩大，A_min分子占有平均面积小，分子非常紧密，具有良好润湿性能；既具酰胺型和酯型表面活性剂的低毒性，可为润湿剂广泛地应用于工业生产中，还具有优良的发泡性能，发泡多，在高温下泡沫稳定性好，可作为发泡剂。

技术领域

本发明属于表面活性剂的科学与应用领域，尤其涉及一类非离子氟碳表面活性剂及其制备。

背景技术

氟碳型表面活性剂特指将传统表面活性剂中碳氢链里的氢原子完全或者部分被氟原子取代的一类新型特种表面活性剂。相比于传统的表面活性剂，由于氟原子的特殊性使得氟碳型表面活性剂具有显著的“三高”以及“两憎”（憎水和憎油）的特性，即高化学稳定性、高表面活性和高热稳定性，使得它在工业领域上有着广泛的应用，尤其是在消防、涂料、纺织、杀菌等领域，其作用不是其它表面活性剂可以匹敌的。氟碳表面活性剂包括离子型氟碳表面活性剂、非离子型氟碳表面活性剂和两性氟碳表面活性剂。

非离子氟碳表面活性剂因为在水中不能电离，不以离子形式存在，因而在一些方面具有离子型表面活性剂所不具有的优越性能，具体表现在以下几个方面：(1) 比较稳定，不易受酸碱影响；(2) 物态主要以浆状或者液态的形式存在，易于运输和携带，便于使用；(3) 不会受到水中含量较高镁离子、钙离子等的影响，在硬水中性能良好；(4) 不会受到无机盐类以及强电解质的影响，具有离子型氟碳表面活性剂所不具有的良好稳定性；(5) 与其它类型的表面活性剂具有良好的相容性；(6) 在有机溶剂和水中皆具有良好的溶解性能。非离子氟碳表面活性剂的这些特性使得这类表面活性剂具有比离子型表面活性剂更好的泡沫性能、润湿性能、渗透性能、乳化性能、分散性能等等。

1996年，GUITTARD课题组合成了一种含聚氧乙烯甲基和以氟碳链作为疏水尾链的特种非离子表面活性剂。这些化合物有两个聚乙氧基的尾部，与同类氟化的烷基化系列中的双亲水基同系物相比，这些新结构很容易从商业材料中获得。他们对系列化合物在在气液界面上的行为进行了表征，研究了其表面张力的变化规律。随着表面活性剂分子结构的改变,临界胶束浓度从0.01 mM到2.5 mM。作为非离子氟化表面活性剂，具有显著的性能，能使水的表面张力降到17.9 mN/m。[Guittard F, Cambon A. Synthesis and behavior atthe air–water interface of fluorinated nonionic surfactants containing twomethylated polyoxyethylene moieties[J]. Journal of colloid and interfacescience, 1996, 177(1), 101-105. ]。