一种可全面替代全氟辛酸的新型全氟醚羧酸盐类表面活性剂

liliusan2010

全氟辛酸作为合成氟聚合物的优良乳化剂在对环境造成严重污染后已面临禁止使用的命运。但是氟聚合物的优良性能在国民经济中的应用却越来越广泛。因此，如何找到在性能上可以取代全氟辛酸的表面活性剂是摆在我们面前的一个紧迫和艰巨的任务。在2007年的博鳌论坛上专家呼吁有机氟工业必须走清洁生产之路，PFOA的替代物开发迫在眉睫。目前蓝天公司和俄罗斯塑性聚合物股份有限公司合作承担PFOA的替代物研究被列入浙江省的重点项目。目前已知能用于氟聚合物的有杜邦公司的Zonyl-TBS（CF3CF2CF2CF2CF2CF2CH2CH2SO3）和全氟环氧丙烷的三聚体酸，但Zonyl-TBS具有链转移作用，不能合成较高分子量和超高分子量的氟聚合物。而且它的原料来源困难，合成过程中有剧毒的HCN产生对生产的安全性带来很大的挑战。另一个可以用于聚合的氟表面活性剂是全氟环氧的三聚体酸，结构式如下：
CF3CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COOH
该表面活性剂的临界胶束浓度和表面张力比全氟辛酸低，国内三爱富公司在PFA的聚合中首先使用过了，也取得了很好的效果。但该表面活性剂只有在合成全氟正丙基乙烯基醚的同时回收付产的三聚体合成才比较经济。而且有研究者认为该表面活性剂在聚合四氟乙烯时得到的聚合物粒子不是球形的，会给一些加工成型性能造成影响。我们又比较了各种含氟酰氟的合成方法，挑选了一种以氟烯烃为原料用光化反应来合成含醚键的氟羧酸的技术路线，这类化合物安全无毒。经过不懈努力，我们已经打通了整个工艺流程，得到的酸商品名为NaMeis。目前已解决了各步反应的关键技术和设备。该方法具有工艺简单，无含氢杂质，三废少且易处理的优点。样品经过性能测试表明其具有很低的临界胶束浓度，表面活性性能是已知氟表面活性剂中最好的，已做过的聚合试验有聚四氟乙烯，聚全氟乙丙稀，氟橡胶，聚偏氟乙烯等。它具有聚合速度快，乳液浓度高的特点。特别是用该表面活性剂可以聚合得到聚四氟乙烯微乳液，氟橡胶微乳液等，并由此获得许多高附加值产品。因此我公司已开展中试研究，加快产业化的步伐，为进一步发展新产品打下坚实的基础。

一， 氟醚酸的结构特点和与其它表面活性剂的性能比较
氟表面活性剂的优良性能与其分子结构有关，要求一端是稳定的憎水憎油的全氟烷基，另一端是亲水的如羧酸基或磺酸基等。就全氟辛酸来说它具有一个七碳的直链全氟烷基，这种链比较僵直但性能很好。全氟环氧的三聚体酸它具有两个醚健，分子链比较柔软，尽管它有两个分叉，但依然具有很好的表面活性。而全氟丙烯的三聚体合成的表面活性剂它的全氟烷基部分的分叉更多，所以表面活性性能最差。我们研制的表面活性剂的分子结构很特别，它既有一个CF3分叉的头端而在连接亲水基的前面有一段2-3个碳原子的直链段。正是由于这一结构使它具有了很好的性能。
我们将几种氟表面活性剂的性能进行了测试比较如下：
分子量 0.1%时表面张力 临界胶束浓度
Zonyl-TBS 427 24（报道值）
全氟辛酸 414 32 1.4%
环氧三聚酸 496 25 0.9%
Namei氟醚酸 500（平均） 22 0.7%
注：表面张力的测试仪器型号JZ-200W，张力单位：mn/m

二，合成工艺简介：
氟烯烃和分子量调节剂经低温下光化反应生成氟醚酰氟，然后经水解，分解处理转变成氟醚羧酸，再经纯化后成成品。

铁氟龙

全氟辛酸作为合成氟聚合物的优良乳化剂在对环境造成严重污染后已面临禁止使用的命运。但是氟聚合物的优良性 ...
liliusan2010 发表于 2010-2-24 10:20

                               
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