氟碳表面活性剂复习进程

氟碳表面活性剂众所周知，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，但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。而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。一、氟碳表面活性剂的概念：二、氟碳表面活性剂的特性及其原理：

由上述结构特点，我们便可推知氟碳表面活性剂的独特性质直接与氟碳链相关，更进一步讲是取决于氟元素的独特性质。简而言之，相对于其他表面活性剂，氟碳表面活性剂最为显著的特点是：高效、稳定，即高表面活性，高热力学和化学稳定性。氟元素是电负性最强的元素，它具有高氧化势、高电离能，这种特性一方面造成氟—碳键（F—C）键能高（实际上氟—碳键是已知键能最高的共价键），因而氟碳链结构远比碳氢结构稳定；另一方面氟原子非常难以被极化，使氟碳链极性比碳氢链小。正是因为这种低极性，使氟碳链疏水作用远比碳氢链强烈（其实，低极性不但使氟碳链疏水，而且还疏油—这里油是指碳氢类化合物）；另外，低极性又导致氟碳链相互间作用力弱。这二个因素共同作用使得氟碳表面活性剂分子在水溶液中有比其它表面活性剂分子更加强烈的倾向来脱离水溶液，在液/气界面上定向聚集排列成分子膜，从而使其具有与其它表面活性剂所不同的二种特性；颜填料,助剂,树脂,乳液,分散

1、在极低应用浓度下便能显著降低水溶液的表面张力。有些氟碳表面活性剂（如Dupont的Zonyl系列产品）在50~100ppm时便可将水溶液表面张力降到18~20dyn/cm。这主要是氟碳链疏水作用强烈，相互间分子作用力弱的原因。

2、极高的表面活性，即可将水溶液表面张力降到极低水平。像全氟羧酸可以使水溶液表面张力降至15~16dyn/cm。这是因为氟碳表面活性剂中的氟碳链在水溶液表面形成排列整齐的单分子膜，就像在溶液表面铺了一层氟碳化合物，而氟碳化合物是典型的低表面能材料，如聚四氟乙烯表面能为19dyn/cm。

3氟碳表面活性剂还具有极高的稳定性。这是因为一方面氟—碳键（F—C）键能高，很难被破坏；另一方面氟原子对碳—碳键（C—C）具有屏敝效应。氟原子的半径比氢原子大，可有效地将全氟化的碳—碳键（C—C）屏敝保护起来，减少碳—碳键（C—C）被破坏的可能，但同时氟原子半径又没有大到足以在全氟碳链中引起立体张力的程度，因此使氟碳链更加稳定。这种稳定性具体表现在以下三个方面：1、热稳定性高。全氟磺酸盐能在350~400℃不发生分解，全氟羧酸在400℃环境下能稳定存在，全氟羧酸盐也能应用在250℃的高温体系中；颜填料,助剂,树脂,乳液,分散!

2、化学稳定性好。氟碳表面活性可在强酸、强碱、强氧化介质等特殊应用体系中稳定有效地发挥其表面活性剂作用，不会与体系发生反应或分解。如全氟磺酸盐在含氧化铬（10G/L）的98%硫酸溶液中于90℃温度下存放28天其性能不发生任何变化；

3、相容性好。高的化学稳定性就意味着高的化学惰性，氟碳表面活性剂能与其它各类活性剂很好地相容，并可应用于几乎所有配方体系。实际上氟碳表面活性剂分子中其它基团的稳定性往往比氟碳链差，在总体上降低了氟碳表面活性剂的稳定性。换句话，氟碳表面活性剂的稳定性取决于其所含非氟基团（如亲水基）的稳定性。颜填料,助剂,树脂,乳液,分散综上所述，氟碳表面活性剂具有以下其它非氟表面活性剂不可能具备的特性：

1、在非常低的浓度下（50~100ppm）可将水溶液表面张力降到很低水平（18~20dyn/cm）；颜填料,助剂,树脂,乳液,分散,

2、高的热力学和化学稳定性，可用于高温、强酸、强碱、强氧化介质等体系；

3、极好的相容性，可广泛用于各种PH值范围、各类水性、无水、粉末或辐射固化体系，并能与体系中其它表面活性剂和组份很好地相容。

三、氟碳表面活性剂应用特征及范围：

氟表面活性剂上述特性决定了其应用范围和特点：颜填料,助剂,树脂,乳液,分散

1、应用于其它表面活性剂性能不足的场合。如在普通表面活性剂对体系的润湿、流平性提高不够，或不能有效地分散、乳化某些低表面能物质等情况下，都可以采用氟碳表面活性剂。由于其高表面活性，无疑在润湿、流平等方面具有出色表现，并可有效分散、乳化低表面能材料，如聚四氟乙烯。这种性质在油漆、涂料、油墨、胶粘剂等行业尤为重要。颜填料,助剂,树脂,乳液,分散

2、应用于其它表面活性剂无法应用的场合。如高温、强酸、强碱、强氧化介质等体系。原因很简单，在这种情况一般表面活性剂就会与体系发生反应或分解，因而根本无法应用。这使得氟碳表面活性剂在某些特殊条件下有其无可比拟的优越性。由于氟表面活性剂生产成本高，市场价格昂贵，尽管其性能卓越，仍不能取代各类普通表面活性剂。但当要求产品具有特殊性能或要应用于特殊环境中时，氟碳表面活性剂则又是最好的选择。目前在工业上氟碳表面活性剂已经有广泛且成熟的应用：如在油漆、涂料、油墨行业作润湿、流平、防粘、防污剂；在消防工业上用作轻水泡沫灭火剂；在聚合物体系中用作乳化剂、脱模剂、防雾剂、防静电剂；在电子行业作清洗剂、助焊剂、氧化抑制剂；在金属制备中作润滑剂、漂洗添加剂、腐蚀抑制剂；在农业材料上作杀菌剂、防雾剂；以及在医疗、石油、感光材料、清洗剂、纺织等领域均有重要应用。

四、如何选择和使用氟碳表面活性剂？

接下来一个问题是：既然氟碳表面活性剂有如此出色的性能，又有如此广泛之应用，那么，怎样在一个特定的配方体系中选择一种合适的氟碳表面活性剂产品？这里需要考虑以下几方面因素：

1、需要明确利用氟碳表面活性剂来提高配方中哪方面性能，是润湿性、流平性还是发泡性？或还是利用其高稳定性来应用到特殊环境中？

2、考虑氟碳表面活性剂特别是其中非氟官能团是否与体系相容，是否会与体系反应而破坏体