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为缩短我国与国外的差距,发展我国的碳氟表面活性剂工业,笔者有以下建议: (1)应设法降低碳氟表面活性剂的成本。 (2)扩展碳氟表面活性剂品种,使其种类多样化?系列化。 (3)开拓应用领域。 (4)碳氟表面活性剂的合成到配方的一体化。要达到以上目的,将含氟烷基的生产单位与表面活性剂研究单位联合起来是至关重要的。应在发挥各自独立优势的基础上,打破垄断,分工协作,强强联合。目前北京大学化学学院胶化研究室正在与武汉长江化工厂合作,由后者提供全氟辛基磺酰氟等含氟烷基化合物,合成了多种碳氟表面活性剂,以此研制出新型水成膜泡沫灭火剂,并于1999年通过了国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心的鉴定。实现了从碳氟表面活性剂的合成到配方的一体化,从而大大降低了水成膜泡沫灭火剂的生产成本。 4 新型碳氟表面活性剂介绍 传统的碳氟表面活性剂主要是单链型的,目前双链碳氟表面活性剂正引起人们较大的兴趣。已报道的双链碳氟表面活性剂主要有两类,**是双链均为含氟碳链,*二是双链分别为碳氟和碳氢链。后一类常被称为杂交型表面活性剂(hybrid type surfactants)。 第一类双链碳氟表面活性剂的典型代表是F(CF2)n(CH2)2OOCCH2CH(SO3Na)COO(CH2) 2 (CF2)nF,此类碳氟表面活性剂被认为可有效地增强精细铁磁体粒子在溶剂中的聚凝及分散性。虽然此类双链碳氟表面活性剂具有较高的克拉夫特(Krafft)点(一般来讲,碳氟表面活性剂的克拉夫特点**同类型的碳氢表面活性剂,这是碳氟表面活性剂的一大缺点),但通过在分子中引入氧乙烯链可使碳氟表面活性剂的克拉夫特点大大降低。如在上述分子中引入一个氧乙烯链节,当分子中n=4时,可将其克拉夫特点降到0℃以下。当分子中n=4和6时,一个氧乙烯链节可将其克拉夫特点分别降到26℃和73℃。虽然73℃的克拉夫特点仍使其难溶于水,但引入两个以上氧乙烯链可使其在常温下使用。与单链碳氟表面活性剂相比,此类双链碳氟表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)要低得多,预示其良好的应用前景。 杂交型表面活性剂分子中同时含有一个碳氟链和一个碳氢链。此类含碳氟表面活性剂较早是由美国OKlahoma大学W.Guo等研制开发的。日本M.Abe等近年来一直从事杂交型表面活性剂的研究,取得了很好的结果。杂交型表面活性剂具有很高的表面活性。一般来讲,虽然碳氟表面活性剂具有比碳氢表面活性剂更高地降低水溶液表面张力的能力,但由于碳氟链既憎水又憎油的“两憎”特性,其降低油/水界面张力的能力一般较差。而由于杂交型表面活性剂同一分子中同时含有一个碳氟链和一个碳氢链,它不仅具有很高的降低水溶液表面张力的能力,而且可大大降低油/水界面张力。如碳氟链具有4个CF2单元和碳氢链具有6个CH2单元的杂交型表面活性剂,其水溶液可在苯等液烃表面铺展。而欲使普通碳氟表面活性剂水溶液在油面上铺展,一般需加入碳氢表面活性剂降低油/水界面张力以满足铺展条件(一些特殊碳氟表面活性剂例外)。此外,杂交型表面活性剂能使氟聚醚油(fluorinated polyether oil),甚至两类完全不同的油的混合物(如一种氟聚醚油和一种饱和烃油)分散于水中形成乳状液。而氟聚醚油以往一般只能溶解于氟里昂等氟溶剂中。由于氟里昂对臭氧层的破坏作用使氟聚醚油的应用受到较大限制。杂交型表面活性剂的这一特性为氟聚醚油的广泛使用开辟了良好的前景。相应地,可应用杂交型表面活性剂制备水基油漆,从而避免普通油漆中由于**溶剂的使用对环境的污染及对操作人员健康的损害。 近年来,含硅的碳氟表面活性剂正以其*特性能引起人们的关注。碳氟表面活性剂和硅表面活性剂都属于特种表面活性剂。含硅的碳氟表面活性剂可望具有碳氟表面活性剂和硅表面活性剂的优点。如含硅的碳氟表面活性剂在浓度很高的乙醇水溶液中也显示很高的表面活性。它可作为高效消泡剂,不仅可用于水溶液体系,而且可用于非水体系。含硅的碳氟表面活性剂也具有优异的润滑作用。也有研究表明,含硅的碳氟表面活性剂有很高的抗HIV-1活性。 对于碳氟表面活性剂中碳氟链进行化学修饰以使其具有更多的特殊功能方面的工作也有了较大进展。与碳氢链锯齿型构型相反,碳氟链具有刚性构型。有人将醚键引入碳氟链,以使碳氟链具有更好的柔顺性及水溶性。而杂原子的引入更使碳氟链多样化。 综上所述,我国对于碳氟表面活性剂的开发,性能研究及应用领域与国外相比尚有较大差距,随着我国国民经济的发展及综合国力的不断增强,碳氟表面活性剂这一新产品?新技术的开发应用,将会呈现出广阔前景。