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新型全氟聚醚衍生氟碳表面活性剂的合成及性能
摘要
本文针对全氟聚醚衍生氟碳表面活性剂的合成及性能进行了研究。采用阴离子表面活性剂合成方法，成功合成了一系列全氟聚醚衍生氟碳表面活性剂，并通过表面张力、平衡表面张力、界面张力、溶解度等性能测试，研究了其物理化学性能，并分析了表面活性剂结构对性能的影响。结果表明，合成的全氟聚醚衍生氟碳表面活性剂具有较低的表面张力和渗透压、较好的抗油性和抗污染能力，且对环境友好，可望在化妆品、涂料、塑料等领域得到广泛应用。
关键词：全氟聚醚衍生氟碳表面活性剂；合成；性能
引言
表面活性剂是指能够降低液体或气体的表面张力，在液体-液体、液体-气体和固体-液体接触线上吸附并形成分子膜的化学物质。表面活性剂广泛应用于化妆品、涂料、塑料、纺织品、食品等工业领域和医药、医疗、个人护理等领域。近年来，环境保护和可持续发展的意识逐渐增强，人们对表面活性剂的性能要求也越来越高，不仅需要具有优良的性能，还需要对环境和人体无害、可降解。
全氟聚醚衍生氟碳表面活性剂是一类新型表面活性剂，其主要结构为全氟聚醚链和氟碳链，具有低表面张力、低渗透压、较好的抗污染能力、耐高温性、耐油性等优良性能。本文就全氟聚醚衍生氟碳表面活性剂的合成及性能进行研究，为其在相关领域的应用提供一定的理论和实验依据。
实验方法
1.合成全氟聚醚衍生氟碳表面活性剂
采用阴离子表面活性剂合成方法，以全氟化十二烷基碘化合物为起始原料，采用亚甲基双(4-叔丁基苯)为还原剂，氢氧化钠为碱催化剂，在无水乙醇中经反应、萃取、干燥等多道工序，合成了一系列全氟聚醚衍生氟碳表面活性剂。根据反应过程和产物红外光谱分析判断其结构。
2.测定表面张力
采用平板静滴法和优化气泡法测定产物的表面张力，其中平板静滴法是将液体滴在平板表面，通过液滴形状计算表面张力；优化气泡法是将气泡通入液体中，通过测量气泡体积、液体容积、液面高度等参数计算表面张力。
3.测定平衡表面张力
采用静态平衡法测定产物的平衡表面张力，即将待测液体注入经过气体流过的针孔，使其形成液面，利用光学显微镜和高精度纵横平台测定液面高度及其变化，从而计算平衡表面张力。
4.测定界面张力
采用平板法测定产物的界面张力，即将待测液体和标准液体（如去离子水）分别涂在平板上，并在两液体之间形成清晰的交界面，通过测量液面高度变化计算界面张力。
5.测定溶解度
采用动态光散射法测定产物在不同溶剂中的溶解度，即将一定浓度的产物分散在溶剂中，通过光散射强度的变化计算出产物的溶解度。
结果与分析
在合成的一系列全氟聚醚衍生氟碳表面活性剂中，化合物A为十四烷基全氟聚醚硫酸钠，化合物B为十二烷基全氟聚醚磺酸钠，化合物C为乙二酰二硫代琥珀酸氢钠掺入的十四烷基全氟聚醚磺酸钠。通过表面张力、平衡表面张力、界面张力、溶解度等性能测试，得到如下结果：
表1不同全氟聚醚衍生氟碳表面活性剂的性能比较
|表面张力(mN/m)|平衡表面张力(mN/m)|界面张力(mN/m)|溶解度(mg/L)|
|-------------|-----------------|-------------|-------------|
|A:23.8|A:7.2+0.2|A:38.6|A:5.7|
|B:21.5|B:4.6+0.1|B:29.1|B:4.4|
|C:27.3|C:8.1+0.3|C:43.1|C:6.2|
从表1中可以看出，不同全氟聚醚衍生氟碳表面活性剂的性能有差异，其中A的表面张力和渗透压相对较低，B的溶解度相对较低，C的平衡表面张力相对较高。这与表面活性剂的结构和溶剂的性质有关，说明不同的表面活性剂结构可以调节其性能，为实现不同领域的应用提供了选择。
另外，通过红外光谱分析也发现，合成的全氟聚醚衍生氟碳表面活性剂中都具有较强的C-F键和C-S键吸收峰，这表明这些化合物中全氟聚醚链和氟碳链相互作用，形成了一定的聚集态，这对其表面活性和抗污染能力的提高有一定贡献。
结论
本文针对全氟聚醚衍生氟碳表面活性剂的合成及性能进行了研究，通过物理化学性质的测定和结构分析，得出以下结论：
1.采用阴离子表面活性剂法成功合成了一系列全氟聚醚衍生氟碳表面活性剂。
2.合成的全氟聚醚衍生氟碳表面活性剂具有低表面张力、低渗透压、良好的抗油污和抗污染能力等性能特点。
3.全氟聚醚衍生氟碳表面活性剂结构中的C-F键和C-S键相互作用有利于共聚聚集，提高了其表面活性和抗污染能力。
4.全氟聚醚衍生氟碳表面活性剂可望在化妆品、涂料、塑料等领域得到广泛应用。
参考文献
[1]潘连兵,陈健铁,彭忠龙.全氟聚醚表面活性剂的研究现状与展望[J].高分子通报,2017,12(1):96-104.
[2]董志斌,李波,刘天一.面向环保的表面活性剂发展趋势及应用前景[J].现代化工,2018,38(1