愛(ài)華網(wǎng)氟碳表面活性劑分為陰離子、陽(yáng)離子、非離子、兩性氟碳表面活性劑，以及其他類(lèi)型的氟碳表面活性劑如含硅氟碳表面活性劑、混雜型表面活性劑、長(zhǎng)鏈型表面活性劑和無(wú)親水基氟碳表面活性劑等。
氟碳表面活性劑廣泛應(yīng)用于合成洗滌劑、化妝品、食品、橡膠、塑料、油墨等諸多行業(yè)。在感光材料中，主要用作潤(rùn)濕劑、乳化劑、抗靜電劑等。
氟碳表面活性劑自從用有機(jī)方法被合成以來(lái)，就引起了人們的廣泛關(guān)注和興趣，對(duì)其研究和應(yīng)用隨即迅速發(fā)展，在科技領(lǐng)域、工業(yè)和日常生活中與日俱增的重要意義也被普遍確認(rèn)。在國(guó)外，Dupont公司早在五、六十年代就開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)氟碳表面活性劑，其他公司也相繼開(kāi)發(fā)了各自的工業(yè)化合成路線；在國(guó)內(nèi)，中科院有機(jī)所在六十年代就開(kāi)始了對(duì)氟碳表面活性的研究，并取得積極成果，已開(kāi)發(fā)了部分工業(yè)化產(chǎn)品。近幾年，隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們消費(fèi)水平的提高，美國(guó)Dupont、3M等公司注意到中國(guó)市場(chǎng)的巨大潛力和誘人前景，先后在國(guó)內(nèi)推出了他們的系列產(chǎn)品?？梢钥隙?，由于氟碳表面活性劑的獨(dú)特性能，其應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)大，應(yīng)用水平會(huì)不斷提高，在表面處理領(lǐng)域中的地位也將日益重要。 顏填料，助劑，樹(shù)脂，乳液，分散 ，那么人們不禁要問(wèn)：究竟什么是氟碳表面活性劑?它到底具有哪些獨(dú)特的性質(zhì)?它又能應(yīng)用到哪些領(lǐng)域或行業(yè)?
一、氟碳表面活性劑的概念：
眾所周知，表面活性劑一般由極性基團(tuán)（親水基）和非極性基團(tuán)（疏水基）二部份組成。普通表面活性劑的非極性基團(tuán)為碳?xì)滏?，但氟碳表面活性劑的非極性基團(tuán)為氟碳鏈，即以氟原子部分或全部取代碳?xì)滏溕系臍湓?。而二者在極性基團(tuán)的結(jié)構(gòu)上無(wú)明顯區(qū)別。所以氟碳表面活性劑就是以氟碳鏈取代碳?xì)滏溩鳛榉肿又蟹菢O性基團(tuán)的表面活性劑。
二、氟碳表面活性劑的特性及其原理：
由上述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們便可推知氟碳表面活性劑的獨(dú)特性質(zhì)直接與氟碳鏈相關(guān)，更進(jìn)一步講是取決于氟元素的獨(dú)特性質(zhì)。簡(jiǎn)而言之，相對(duì)于其他表面活性劑，氟碳表面活性劑最為顯著的特點(diǎn)是：高效、穩(wěn)定，即高表面活性，高熱力學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性。
氟元素是電負(fù)性最強(qiáng)的元素，它具有高氧化勢(shì)、高電離能，這種特性一方面造成氟—碳鍵（F—C）鍵能高（實(shí)際上氟—碳鍵是已知鍵能最高的共價(jià)鍵），因而氟碳鏈結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比碳?xì)浣Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定；另一方面氟原子非常難以被極化，使氟碳鏈極性比碳?xì)滏溞?。正是因?yàn)檫@種低極性，使氟碳鏈?zhǔn)杷饔眠h(yuǎn)比碳?xì)滏湉?qiáng)烈（其實(shí)，低極性不但使氟碳鏈?zhǔn)杷?，而且還疏油—這里油是指碳?xì)漕?lèi)化合物）；另外，低極性又導(dǎo)致氟碳鏈相互間作用力弱。這二個(gè)因素共同作用使得氟碳表面活性劑分子在水溶液中有比其它表面活性劑分子更加強(qiáng)烈的傾向來(lái)脫離水溶液，在液/氣界面上定向聚集排列成分子膜，從而使其具有與其它表面活性劑所不同的二種特性； 顏填料，助劑，樹(shù)脂，乳液，分散
1、在極低應(yīng)用濃度下便能顯著降低水溶液的表面張力。有些氟碳表面活性劑（如Dupont的Zonyl系列產(chǎn)品）在50～100ppm時(shí)便可將水溶液表面張力降到18～20dyn/cm。這主要是氟碳鏈?zhǔn)杷饔脧?qiáng)烈，相互間分子作用力弱的原因。
2、極高的表面活性，即可將水溶液表面張力降到極低水平。像全氟羧酸可以使水溶液表面張力降至15～16dyn/cm。這是因?yàn)榉急砻婊钚詣┲械姆兼溤谒芤罕砻嫘纬膳帕姓R的單分子膜，就像在溶液表面鋪了一層氟碳化合物，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為19dyn/cm。
另外，氟碳表面活性劑還具有極高的穩(wěn)定性。這是因?yàn)橐环矫娣兼I（F—C）鍵能高，很難被破壞；另一方面氟原子對(duì)碳—碳鍵（C—C）具有屏敝效應(yīng)。氟原子的半徑比氫原子大，可有效地將全氟化的碳—碳鍵（C—C）屏敝保護(hù)起來(lái)，減少碳—碳鍵（C—C）被破壞的可能，但同時(shí)氟原子半徑又沒(méi)有大到足以在全氟碳鏈中引起立體張力的程度，因此使氟碳鏈更加穩(wěn)定。這種穩(wěn)定性具體表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：
1、熱穩(wěn)定性高。全氟磺酸鹽能在350～400℃不發(fā)生分解，全氟羧酸在400℃環(huán)境下能穩(wěn)定存在，全氟羧酸鹽也能應(yīng)用在250℃的高溫體系中； 顏填料，助劑，樹(shù)脂，乳液，分散!
2、化學(xué)穩(wěn)定性好。氟碳表面活性可在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化介質(zhì)等特殊應(yīng)用體系中穩(wěn)定有效地發(fā)揮其表面活性劑作用，不會(huì)與體系發(fā)生反應(yīng)或分解。如全氟磺酸鹽在含氧化鉻（10G/L）的98%硫酸溶液中于90℃溫度下存放28天其性能不發(fā)生任何變化；
3、相容性好。高的化學(xué)穩(wěn)定性就意味著高的化學(xué)惰性，氟碳表面活性劑能與其它各類(lèi)活性劑很好地相容，并可應(yīng)用于幾乎所有配方體系。
實(shí)際上氟碳表面活性劑分子中其它基團(tuán)的穩(wěn)定性往往比氟碳鏈差，在總體上降低了氟碳表面活性劑的穩(wěn)定性。換句話，氟碳表面活性劑的穩(wěn)定性取決于其所含非氟基團(tuán)（如親水基）的穩(wěn)定性。 顏填料，助劑，樹(shù)脂，乳液，分散
綜上所述，氟碳表面活性劑具有以下其它非氟表面活性劑不可能具備的特性：
1、在非常低的濃度下（50～100ppm）可將水溶液表面張力降到很低水平（18～20dyn/cm）； 顏填料，助劑，樹(shù)脂，乳液，分散，
2、高的熱力學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性，可用于高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化介質(zhì)等體系；
3、極好的相容性，可廣泛用于各種PH值范圍、各類(lèi)水性、無(wú)水、粉末或輻射固化體系，并能與體系中其它表面活性劑和組份很好地相容。
三、氟碳表面活性劑應(yīng)用特征及范圍：
氟表面活性劑上述特性決定了其應(yīng)用范圍和特點(diǎn)： 顏填料，助劑，樹(shù)脂，乳液，分散
1、應(yīng)用于其它表面活性劑性能不足的場(chǎng)合。如在普通表面活性劑對(duì)體系的潤(rùn)濕、流平性提高不夠，或不能有效地分散、乳化某些低表面能物質(zhì)等情況下，都可以采用氟碳表面活性劑。由于其高表面活性，無(wú)疑在潤(rùn)濕、流平等方面具有出色表現(xiàn)，并可有效分散、乳化低表面能材料，如聚四氟乙烯。這種性質(zhì)在油漆、涂料、油墨、膠粘劑等行業(yè)尤為重要。 顏填料，助劑，樹(shù)脂，乳液，分散
2、應(yīng)用于其它表面活性劑無(wú)法應(yīng)用的場(chǎng)合。如高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化介質(zhì)等體系。原因很簡(jiǎn)單，在這種情況一般表面活性劑就會(huì)與體系發(fā)生反應(yīng)或分解，因而根本無(wú)法應(yīng)用。這使得氟碳表面活性劑在某些特殊條件下有其無(wú)可比擬的優(yōu)越性。
由于氟表面活性劑生產(chǎn)成本高，市場(chǎng)價(jià)格昂貴，盡管其性能卓越，仍不能取代各類(lèi)普通表面活性劑。但當(dāng)要求產(chǎn)品具有特殊性能或要應(yīng)用于特殊環(huán)境中時(shí)，氟碳表面活性劑則又是最好的選擇。
目前在工業(yè)上氟碳表面活性劑已經(jīng)有廣泛且成熟的應(yīng)用：如在油漆、涂料、油墨行業(yè)作潤(rùn)濕、流平、防粘、防污劑；在消防工業(yè)上用作輕水泡沫滅火劑；在聚合物體系中用作乳化劑、脫模劑、防霧劑、防靜電劑；在電子行業(yè)作清洗劑、助焊劑、氧化抑制劑；在金屬制備中作潤(rùn)滑劑、漂洗添加劑、腐蝕抑制劑；在農(nóng)業(yè)材料上作殺菌劑、防霧劑；以及在醫(yī)療、石油、感光材料、清洗劑、紡織等領(lǐng)域均有重要應(yīng)用。
四、如何選擇和使用氟碳表面活性劑?
接下來(lái)一個(gè)問(wèn)題是：既然氟碳表面活性劑有如此出色的性能，又有如此廣泛之應(yīng)用，那么，怎樣在一個(gè)特定的配方體系中選擇一種合適的氟碳表面活性劑產(chǎn)品?這里需要考慮以下幾方面因素：
1、需要明確利用氟碳表面活性劑來(lái)提高配方中哪方面性能，是潤(rùn)濕性、流平性還是發(fā)泡性?或還是利用其高穩(wěn)定性來(lái)應(yīng)用到特殊環(huán)境中?
2、考慮氟碳表面活性劑特別是其中非氟官能團(tuán)是否與體系相容，是否會(huì)與體系反應(yīng)而破壞體系的穩(wěn)定性；或因其它副作用而影響最終產(chǎn)品的性能?
3、考慮氟碳表面活性劑的物理性質(zhì)如溶解度、顏色、狀態(tài)是否會(huì)限制其在特定體系中的應(yīng)用?
4、使用效果是否非常顯著，成本是否可行?
如果你按照上述方法已經(jīng)選擇了一種氟碳表面活性劑，那么在應(yīng)用時(shí)還需注意以下問(wèn)題：
1、由于氟碳表面活性劑基本上為漿狀或粉狀物，直接使用不方便，故商業(yè)；化產(chǎn)品中往往已被配制為溶液。但這些產(chǎn)品在低溫時(shí)經(jīng)常會(huì)分離成兩相或沉淀，因此使用前務(wù)必充分?jǐn)嚢?，在必要情況下可輕度加熱（40～50℃），以保證產(chǎn)品混合均勻；
2、有些氟碳表面活性劑產(chǎn)品的表面活性，特別是發(fā)泡能力隨體系的PH值變化會(huì)有很大差異，因此必須使PH值調(diào)至適用的范圍或選擇一種適合于該P(yáng)H值的產(chǎn)品；
3、在每一種特定配方中氟碳表面活性劑的最佳應(yīng)用濃度各不相同，故應(yīng)通過(guò)“等量增減”等方法來(lái)優(yōu)化和確定適合于該配方的使用濃度；
4、很多配方中，與普通表面活性劑混用會(huì)產(chǎn)生很好的協(xié)同效應(yīng)。這不僅能減少兩者的用量，降低總體成本，同時(shí)還能產(chǎn)生更好的效果。這一點(diǎn)當(dāng)用作潤(rùn)濕、流平劑時(shí)尤顯重要（因?yàn)楸M管氟碳表面活性劑對(duì)液體表面張力降低性能卓越，但在降低固/液相界面張力時(shí)性能不如普通碳?xì)漕?lèi)表面活性劑）。
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