含氟表面活性剂的性能及应用

含氟表面活性剂是目前最受青睐的特种表面活性剂，相比于传统的碳氢表面活性剂，含氟表面活性剂的用量少，降低水溶液表面张力的作用强，同时可以跟其它表面活性剂起到很好的复配效果，可以应用于石油、消防、涂料、造纸等很多领域。

碳氧表面活性剂结构上的氧原子被氟原子部分或者全部替代被称为含氟表面活性剂。它具有高表面活性、高耐热稳定性、高化学稳定性、憎水性和憎油性的“三高”、“两憎”的独特性能，是20世纪最重要的化工产品之一，在许多特殊的领域中有着不可替代的作用。

一、含氟表面活性剂的性能

1 含氟表面活性剂的稳定性

氟是自然界中电负性最高的元素，所以碳氟键的共价键具有离子键的性能，键能很高，可达415J/mol，又因为共价键合的氟原子的原子半径比氧原子大，可有效地将全氟化的键屏蔽保护，因此相比之下含氟表面活性剂具有良好的化学稳定性和热稳定性。例如，将全氟辛基磺酸在浓硝酸中反应温度加到170℃也没有被分解；同时与其他的过氧化氧或者联氨等反应时也没有发现异常。

2 含氟表面活性剂的溶解性

含氟表面活性剂在水溶液的溶解度完全取决于其极性基团和碳氟基的结构，其溶解度随着链长的增加而降低。例如甲烷在水中的溶解度是四氟甲烷的7倍。由于碳氟链不仅憎水、憎油，而且难溶于极性和非极性有机溶剂，所以它在固体表面单分子层不会被非极性液体所润湿，从而使全氟表面活性剂能大大的降低水、碳氧化合物液体、其他有机溶剂的表面张力。

3 含氟表面活性剂的表面活性

由于碳氟键比较稳定，发生反应不易断裂，在酸碱溶液中稳定存在，因此含氟表面活性剂有很好的表面性能；主要是是因为碳氟键不容易被极化，氟原子半径比氧原子要大，这样就能使碳原子完全遮盖住。碳氟链的作用力远小于碳氢链的作用力，因此从水相迁移到含氟表面活性剂表面时做很小的功，所以可以将水的表面张力降到很低，比传统碳氧表面活性剂的作用效果更佳。

4 含氟表面活性剂的水溶液在油面上的铺展

含氟表面活性剂最突出的性质之一是其水溶液可在烃油表面铺展。

当一种液体滴加于另一种液体的表面时，会出现三种情况

①液滴下沉至底部，如水滴入油面

②液滴悬浮于液面，如一滴石蜡在水面上；

③液滴在另一液体表面铺开形成一层液膜，如长链的醇在水面上铺展。第三种情况我们将其称为液体在液体上的铺展。

若使水溶液在油面上铺展，则必须满足铺展条件，即铺展系数S_w/o>0。

S_w/o=Y_o-Y_w-Y_w/o>0

其中Y_o、Y_w、Y_w/o分别表示油、水溶液的表面张力及油水界面张力

在日常生活中纯水不能在油面铺展，碳氟表面活性剂水溶液也不能在油面铺展。但当氟表面活性剂加人水中时，水溶液的表面张力可降到20mN/m以下（甚至在15mN/m左右，油的表面张力通常在20~30mN/m）。含氟表面活性剂水溶液因其极低表面张力使其可以在油面铺展形成一层水膜。

二、含氟表面活性剂的应用

1 用作分散剂

含氟表面活性剂在各种氟树脂的分散聚合时可作分散剂使用。另有研究报导,含氟表面活性剂也可用于PVC的反应过程中。

2 用作灭火剂

含氟表面活性剂在灭火剂上的应用可分为“轻水”灭火剂、氟蛋白泡沫灭火剂和抗极性溶剂灭火剂三种,其完全控止火的时间可在90sec以内。

3 用作脱模剂

由含氟表面活性剂制备的脱模剂已形成系列化产品，有溶剂型的，也有水剂型的，它不但可用于高聚物弹性体的加工业，而且在刚性体的加工行业(如：铜、钢管的抽拉、压铸件的冲压加工等)也可使用，并得到用户的高度评价。

4 用作抗静电剂

由含氟表面活性剂配制的集清洗、防尘为一体的抗静电剂，经测试：对PVC片基处理后，其表面电阻由原来的1012Ω降低至108Ω。用其对录像机磁鼓、磁头表面清洗，效果远比一般的清洁剂或清洁带优越。用此抗静电剂还可对家电、荧屏及其它高档家具、精密仪器等进行表面清洗与防尘，且不产生任何副作用。

5 用作流平剂

在颜料、涂料等产品中加入少量含氟表面活性剂后，可防止固结，改善分散性，防止产生气泡，使色泽更均匀。

6 用作防水防油剂

由含氟表面活性剂制备的防水防油剂，对纤维及织物处理后，既可使其具有防水、防油的性能，又不影响其本身的物理特性。

7 其它应用

把含氟表面活性剂加入地板蜡中，可改善地板的光泽，增加其耐磨性及抗污染性。含氟表面活性剂还可用于石油回收用助剂、海面上的集油剂、金属防腐剂及金属光泽处理剂等等。(来源：实建化学)