()含氟化合物及应用ppt课件
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Cotton 200mN/m Silicone 20mN/m
Water Alcohol Oil 72mN/m 24mN/m 20mN/m
Cotton 200mN/m Fluoropolymer 10mN/m
9
硅整 理剂
氟整 理剂
2 织物防水整理 （3）防水机理: 低表面能保护膜
氢 2.1 锂 1.0 铍 1.57 硼 2.04
外观．．．．灰白色乳液 固含量 ．．．30%固体 62%水 8%丙二醇 电荷．．．．弱阳离子
1 8
3 有机氟防水剂 （3）含氟聚合物结构与功能
日本旭硝子 Asahiguard AG-710 单体： 全氟烷基乙撑（甲基）丙烯酸酯混合物共聚
O CF3(CF2)nCH2CH2O-C-C(R)=CH2
美国3M、杜
德
邦；德国
法
Hoechst；法
日本
国Atochem； 日本
日本旭硝子、
大金公司等。
1
6
制造厂（公司） 商品名称
生产方法
3M Du Pont Hoechst Atochem 旭硝子
大金
Schotchgard Teflon Nuva
Foraperle Asahi-Guard
Unidyne
电解氟化法 调聚法 调聚法 调聚法 调聚法 调聚法
F
碳 2.55 氮 3.04 氧 3.44 氟 4.0
极化率小 电负性高
化合物分子间作用力极弱表面 能极低，可使水的表面张力降 至 10～15mN／m 。
碳氟键稳定
C-F键能485.3 kJ／mol
原子共价半径0.064 nm
可以很好地屏蔽碳链
1
在C链外形成螺旋结构
0
一些液体及纺织品表面的表面能
1 1
b表面惰性
氟利昂（源自文库reon）：二氯二氟甲烷CCl₂F₂（F-12）， 常温常压下为无色气体，熔点-158℃，沸点29.8℃; F22,F123. 第一个数字等于碳原子数减1，第二个数字等于氢 原子数加1，第三个数字等于氟原子数目。
3
拒防性质 c 分子间作用力低
1 有机氟化合物 （2）结构特性
F FCF FCF
耗增长率为10％~15％，2010年耗用量达1.5万吨； 国内售价为50~160 RMB/kg，有的高达400 RMB /kg。
含氟织物整理剂平均单价若以80元／kg计，1万t 产值达8亿RMB
1 5
3 有机氟防水剂 （2）市场情况
目前，世界上
真正能大量生
国别
产氟织物整理
美
剂的公司只有： 美
3 有机氟防水剂 （3）含氟聚合物结构与功能
1 7
3 有机氟防水剂 （3）含氟聚合物结构与功能
3M公司Scotchgard FC-208
单体：N-乙基全氟辛基磺酰胺乙撑丙烯酸酯
是一种高性能的氟素化合物，能够赋予合成纤维和天然 纤维以优异的拒水、拒油性能，并具有良好的耐水洗性。 理化性质
C-F键能485.3 kJ／mol
4
1 有机氟化合物 （3）功能性
5
1 有机氟化合物 （4）应用
表面活性剂 防污自洁涂料
聚四氟乙烯， 特氟龙PTFE
防水防油剂
6
2 织物防水整理 （1）有机硅防水剂
H3C CH3 Si
H3C
H3C CH3 Si CH3 Si O
O X
H3C
Si O
Si O
O
X
有机硅防水 7
n = 4~12 R = H or -CH 3
1 9
4 存在的几个问题
（3）国内氟化工
水平限制，氟单
体品种少、价格
防水整理剂 高
面临的问题
（1）全氟辛烷磺酸
（PFOS）面临禁用：
长氟碳链具有惰性、
废物持久性、迁移性
和累积性，存在生物
2 0
体和环境污染。
（2）我国每年需 求含氟拒水整理 剂万吨以上。市 场和技术都被国 外3M、大金等公 司垄断。
含氟化合物及织物防水整理
1
主要内容：
1 有机氟化合物 2 织物防水整理 3 有机氟防水剂 4 氟整理剂存在的几个问题 5 课题组研究
2
1 有机氟化合物（Organofluoride）
（1）生活中的氟化合物
1-乙基-6-氟-1,4-二氢-4-氧代-7(1-哌嗪基)-3-喹啉羧酸
a有机氟化合物毒性？
我国在20世纪60年代中期开始研制含氟织物整理 剂，中科院上海有机所、上海氟材料研究所
1 4
3 有机氟防水剂
（2）市场情况
每年全球消耗各类有机氟织物整理剂量为数万吨； 国外以美国需求量最大（约5000T/年），日本次之（约
3000T/年），法国约1000T/年； 我国染整行业2006年含氟整理剂耗用量约1.1万吨，年消
毒害肝脏，破坏中枢神经，影响脂肪代谢
我国一般人群中血清里含PFOS为男(40.7μL/L)和 女(45.4μL/L），高于美日的20~30 μL/L水平
有机硅整理剂
有机氟整理剂
1 2
2 织物防水整理
1 3
3 有机氟防水剂 （1）研究历史
1953年，3M公司开发Scotchgard Protector商 品：全氟辛基羧酸铬络合物织物整理剂
1956年，美国3M公司氟丙烯酸酯聚合物织物整 理剂
20世纪60~70年代，法国、德国、瑞士和日本等 国相继研制成功该类产品并商业化
4 存在的几个问题
（1） PFOS禁用问题
（2）开发低温烘燥型整理剂
（3）易去污型整理剂
（4）无毒、无污染品种；环保、低危险型产
品，如旭硝子将AG –710、AG-730等改成
AG-915、AG-925；多功能化（如耐洗、耐磨、
2
易去污、阻燃）
1
4 存在的几个问题 （1）解决PFOS禁用问题+ K
非极性部分的甲 基定向旋转，连 续整齐地排列在 纤维的最外层
甲基上的氢原子 与水的氢原子相 互排斥，使水分 子难与组分接近
2 织物防水整理 （2）含氟防水剂
8
氟烷基中碳链呈 锯齿状、氟原子 呈螺旋状围绕碳 链紧密排列
含氟聚合物在基 体材料表面形成 保护层
2 织物防水整理
（3）防水机理
-O
O S
F
F
O
FF
FF F
F
F F
FF
F F
F
F F
全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)禁用问题 :定义为分
子式为C8F17SO3Y的所有含氟化合物
长氟链持久性极强，具有惰性、废物持久性、迁移
性和累积性，以及多种毒性
PFOS微生物不降解，在硫酸中煮1h不分解;PFOS 钾盐经49d 50ºC水解（Ph=1.5~11）不降解， PFOS钾盐在25ºC下半衰期大于41a
Water Alcohol Oil 72mN/m 24mN/m 20mN/m
Cotton 200mN/m Fluoropolymer 10mN/m
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硅整 理剂
氟整 理剂
2 织物防水整理 （3）防水机理: 低表面能保护膜
氢 2.1 锂 1.0 铍 1.57 硼 2.04
外观．．．．灰白色乳液 固含量 ．．．30%固体 62%水 8%丙二醇 电荷．．．．弱阳离子
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3 有机氟防水剂 （3）含氟聚合物结构与功能
日本旭硝子 Asahiguard AG-710 单体： 全氟烷基乙撑（甲基）丙烯酸酯混合物共聚
O CF3(CF2)nCH2CH2O-C-C(R)=CH2
美国3M、杜
德
邦；德国
法
Hoechst；法
日本
国Atochem； 日本
日本旭硝子、
大金公司等。
1
6
制造厂（公司） 商品名称
生产方法
3M Du Pont Hoechst Atochem 旭硝子
大金
Schotchgard Teflon Nuva
Foraperle Asahi-Guard
Unidyne
电解氟化法 调聚法 调聚法 调聚法 调聚法 调聚法
F
碳 2.55 氮 3.04 氧 3.44 氟 4.0
极化率小 电负性高
化合物分子间作用力极弱表面 能极低，可使水的表面张力降 至 10～15mN／m 。
碳氟键稳定
C-F键能485.3 kJ／mol
原子共价半径0.064 nm
可以很好地屏蔽碳链
1
在C链外形成螺旋结构
0
一些液体及纺织品表面的表面能
1 1
b表面惰性
氟利昂（源自文库reon）：二氯二氟甲烷CCl₂F₂（F-12）， 常温常压下为无色气体，熔点-158℃，沸点29.8℃; F22,F123. 第一个数字等于碳原子数减1，第二个数字等于氢 原子数加1，第三个数字等于氟原子数目。
3
拒防性质 c 分子间作用力低
1 有机氟化合物 （2）结构特性
F FCF FCF
耗增长率为10％~15％，2010年耗用量达1.5万吨； 国内售价为50~160 RMB/kg，有的高达400 RMB /kg。
含氟织物整理剂平均单价若以80元／kg计，1万t 产值达8亿RMB
1 5
3 有机氟防水剂 （2）市场情况
目前，世界上
真正能大量生
国别
产氟织物整理
美
剂的公司只有： 美
3 有机氟防水剂 （3）含氟聚合物结构与功能
1 7
3 有机氟防水剂 （3）含氟聚合物结构与功能
3M公司Scotchgard FC-208
单体：N-乙基全氟辛基磺酰胺乙撑丙烯酸酯
是一种高性能的氟素化合物，能够赋予合成纤维和天然 纤维以优异的拒水、拒油性能，并具有良好的耐水洗性。 理化性质
C-F键能485.3 kJ／mol
4
1 有机氟化合物 （3）功能性
5
1 有机氟化合物 （4）应用
表面活性剂 防污自洁涂料
聚四氟乙烯， 特氟龙PTFE
防水防油剂
6
2 织物防水整理 （1）有机硅防水剂
H3C CH3 Si
H3C
H3C CH3 Si CH3 Si O
O X
H3C
Si O
Si O
O
X
有机硅防水 7
n = 4~12 R = H or -CH 3
1 9
4 存在的几个问题
（3）国内氟化工
水平限制，氟单
体品种少、价格
防水整理剂 高
面临的问题
（1）全氟辛烷磺酸
（PFOS）面临禁用：
长氟碳链具有惰性、
废物持久性、迁移性
和累积性，存在生物
2 0
体和环境污染。
（2）我国每年需 求含氟拒水整理 剂万吨以上。市 场和技术都被国 外3M、大金等公 司垄断。
含氟化合物及织物防水整理
1
主要内容：
1 有机氟化合物 2 织物防水整理 3 有机氟防水剂 4 氟整理剂存在的几个问题 5 课题组研究
2
1 有机氟化合物（Organofluoride）
（1）生活中的氟化合物
1-乙基-6-氟-1,4-二氢-4-氧代-7(1-哌嗪基)-3-喹啉羧酸
a有机氟化合物毒性？
我国在20世纪60年代中期开始研制含氟织物整理 剂，中科院上海有机所、上海氟材料研究所
1 4
3 有机氟防水剂
（2）市场情况
每年全球消耗各类有机氟织物整理剂量为数万吨； 国外以美国需求量最大（约5000T/年），日本次之（约
3000T/年），法国约1000T/年； 我国染整行业2006年含氟整理剂耗用量约1.1万吨，年消
毒害肝脏，破坏中枢神经，影响脂肪代谢
我国一般人群中血清里含PFOS为男(40.7μL/L)和 女(45.4μL/L），高于美日的20~30 μL/L水平
有机硅整理剂
有机氟整理剂
1 2
2 织物防水整理
1 3
3 有机氟防水剂 （1）研究历史
1953年，3M公司开发Scotchgard Protector商 品：全氟辛基羧酸铬络合物织物整理剂
1956年，美国3M公司氟丙烯酸酯聚合物织物整 理剂
20世纪60~70年代，法国、德国、瑞士和日本等 国相继研制成功该类产品并商业化
4 存在的几个问题
（1） PFOS禁用问题
（2）开发低温烘燥型整理剂
（3）易去污型整理剂
（4）无毒、无污染品种；环保、低危险型产
品，如旭硝子将AG –710、AG-730等改成
AG-915、AG-925；多功能化（如耐洗、耐磨、
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易去污、阻燃）
1
4 存在的几个问题 （1）解决PFOS禁用问题+ K
非极性部分的甲 基定向旋转，连 续整齐地排列在 纤维的最外层
甲基上的氢原子 与水的氢原子相 互排斥，使水分 子难与组分接近
2 织物防水整理 （2）含氟防水剂
8
氟烷基中碳链呈 锯齿状、氟原子 呈螺旋状围绕碳 链紧密排列
含氟聚合物在基 体材料表面形成 保护层
2 织物防水整理
（3）防水机理
-O
O S
F
F
O
FF
FF F
F
F F
FF
F F
F
F F
全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)禁用问题 :定义为分
子式为C8F17SO3Y的所有含氟化合物
长氟链持久性极强，具有惰性、废物持久性、迁移
性和累积性，以及多种毒性
PFOS微生物不降解，在硫酸中煮1h不分解;PFOS 钾盐经49d 50ºC水解（Ph=1.5~11）不降解， PFOS钾盐在25ºC下半衰期大于41a