2019年-含氟表面活性剂合成工艺及应用-PPT精选文档

DF-134阳离子表面活性剂
项目
单 位 031 041 检测依据
检测单位
含量
%
99.0 99.69 Jy/T024-2019 武汉大学测试中心
Fe
微克/克 208.7 148.5 Jy/T023-2019
Ni
微克/克 <4 <4
熔点
℃
260 261
表面张力 mN/m 17.6 15.4
2.1.1 电解氟化法

美国3M公司早在1950年将Simons电解氟化法实现
工业化生产，此法工艺路线中，将碳氢链烷基的酰氯或
磺酰氯，由电解出来的元素氟直接将碳氢链烷基的氢及
酰氯或磺酰氯中的氯，氟化成或全氟烷基酰氟或磺酰氟
产物。我公司在原长江化工厂FC-80生产的基础上，用
电解氟化法直接氟化生产全氟辛基磺氟，
DF-134全氟辛基磺酰基季胺碘化物 阳离子表面活性剂的合成
2.2.1 N-全氟辛基磺酰基胺的合成 C8F17SO2F+8F17SO2HN(CH2)3N(CH3)2 将0.1kgmol的全氟辛基磺酰氟在搅拌下,滴加于溶
有0.2kgmol的二甲胺基丙胺的溶液中,使其生成黄色的 固体,并且继续搅拌一昼夜,然后除去溶剂,充分洗净剩下 固体,再用甲基环己烷进行重结晶.即得到了N-全氟辛基 磺酰基胺产品.
第一部分 前 言
含氟表面活性剂 (简称：FS)是近年 来逐步商品化的一种特殊性能的表面活 性剂。与普通表面活性剂不同之处， FS主要以全氟烷基或全氟烯基或部份 氟化了的烷基等作为表面活性剂中的疏 水基部份，再按需要引入亲水基团，根 据亲水基团性质的不同分别制得阴离子 型、阳离子型、非离子型及两性型等不 同系列的FS产品。
一、 FS的特性
有研究表明，FS的高表面活性是由于其分子间 的范德华引力小造成的，活性剂分子从水溶液中移至 溶液表面所需的张力小，导致了活性剂分子在溶液表 面大量的聚集，形成强烈的表面吸附而这类化合物不 仅对水的亲和力小，而且对碳氢化合物的亲和力也较 小，因此形成了既憎水又憎油的特性，但它对油／水 界面的界面张力作用能力不强，如将FS与碳氢表面 活性剂复配使用，利用FS能选择性地吸附在水的表 面，使表面张力降低,而碳氢表面活性剂能吸附在油 ／水界面上，使界面张力降低，这样就必定会提高水 溶液的润湿性能。
C8H17SO2Cl+HF----------C8F17SO2F+H2

电解氟化法生产 全氟辛基磺酰氟最大的优点是只
需一步反应,而最显著的缺点则是氟化产率低,成本高,因
此提高产率,降低成本成了自产业化以来研究的热点.经
过多年的努力,我们也只能一公斤初始原料得到0.6-0.8公
斤产品.
2.2 FS的生产工艺
2.1长碳链氟化物的制备
2.1.1电解氟化法 生产代表厂家：美国3M公司 ，大日本油墨公司及东北肥料，武汉德孚经济发 展公司（武汉长江化工厂）等。
2.1.2调聚法 生产代表厂家：美国杜邦公司， 瑞士汽巴—嘉基，日本旭硝子公司及日本大金公 司，上海有机所等。
2.1.3齐聚法 生产代表厂家：英国ICI公司，日 本ネオス（Neos）公司，上海有机所等
二、 FS的生产工艺
按前面所述，FS与碳氢表面活性剂的差别 主要在于疏水基部份，因此在制备过程中也主 要分成二部分进行。首先是制得有一定结构的 长碳链氟化物，其碳原子数一般在6～12个即 可，然后根据其化学性质，与碳氢表面活性剂 的制备一样依次引入连接基及各种亲水基团， 完成FS的最终合成。
目前工业化生产长碳链氟化物的方法基本 上可归纳为以下三条路线。
2. 2 FS的生产工艺
2.2.2 季胺碘化物的合成 C8F17SO2HN(CH2)3N(CH3)2+CH3I------
C8F17SO2HN(CH2)3N(CH3)3I 在溶剂存在下,将N-全氟辛基磺酰基胺与过量
的碘甲烷进行足时的回流反应,过后,除去溶剂,再将 固体生成物溶解在乙醇中,把它注入大量的醚中,过 滤结晶体,进行干燥便得到全氟辛基磺酰基季胺碘化 物-----DF-134阳离子表面活性剂.
一、 FS的特性
FS在有机溶剂中也显示出良好的表面活性，特别是引 入了N一取代的全氟辛酰胺类，它能使碳氢烃类溶剂降低表 面张力至5～15达因／厘米.
FS所体现出的优良的热稳定性及化学惰性，主要是由 于氟碳链憎水基取代碳氢链的憎水基后，由于C—F键的键 能(116千卡／摩尔)大于C—H键的键能(99．5千卡／摩尔) ，因 此C—F键要比C—H键稳定，不易断裂。又由于氟原 子取代氢原子后，因氟原子的体积比氢原子大,使得C—C键 因氟原子的屏蔽作用而得到保护，所以原来键能不太高的 C—C键也稳定了，使得FS具有碳氢表面活性剂所不及的化 学稳定性及热稳定性。例如：C8F17SO3K的使用温度可在 300℃左右，且C8F17SO3K与硝酸,过氧化氢等氧化剂以 及与联氨等还原剂反应时，也表现相当稳定.
含氟表面活性剂 合成工艺及应用
武汉市德孚经济发展有限公司 周涛 2019年9月
摘要
以氟原子取代了普通表面活性剂中烷基疏水基 团上的氢原子，得到一类具有特殊性能的含氟表 面活性剂（FS），在其水溶液中具有很高的表面 活性，显现出“三高”“两憎”的特性，使其成 为工业领域里，特殊场合应用中发挥出极其重要 作用的一类特殊功能表面活性剂，文章对产品特 性和部分工业领域中的用途作了简要叙述，并以 DF-134阳离子表面活性剂为例，将FS含氟表面 活性剂的合成工艺进行了阐述。
一、 FS的特性
由于FS结构上的特殊性，以氟原子取代了普通表面 活性剂中疏水基团上的氢原子，把C—H键的结构转变为 C—F键，因此它显示出氟碳烃所特有的一些优良性能， 同时具备既憎水又憎油的特性。
FS的高表面活性，取决于其分子中碳氟键所具有 的极强的疏水性及较低的分子内聚力。它能使水的表面张 力降到很低的数值，而使用的浓度却很小。一般碳氢链的 表面活性剂使用浓度在0．1～1％之间，此时水溶液的表 面张力只能降到30~35达因／厘米，而碳氟链表面活性 剂的用量在0．005～0．1％时，就能使水溶液的表面张 力降至20达因／厘米以下。