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氟碳表面活性剂的理化性及适用性

众所周知,表面活性剂一般由极性基团和非极性基团二部份组成。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。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;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。

  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.、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。


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