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氟碳两性磷酸酯表面活性剂的合成与性能

姚钱君  
【摘要】: 氟碳表面活性剂是特种表面活性剂中最重要的品种,它的独特性能常被概括为“三高”、“两憎”,即高表面活性、高耐热稳定性及高化学稳定性;它的含氟烃基既憎水又憎油。这些独特的性能,使氟碳表面活性剂有着广泛的用途,特别是在一些特殊的应用领域,有着其他表面活性剂无法替代的作用。 作为氟碳表面活性剂家族的一员,氟碳两性磷酸酯表面活性剂具有特殊的分子结构,是一种更新型、更高效的表面活性剂体系,具有更高的表面活性和更广的用途。目前,在国内文献中未见有关研究的报道。因此,研制这种特殊的氟碳表面活性剂是一项有意义的工作。本文合成了两种氟碳两性磷酸酯表面活性剂,并对产品性能进行测试。具体工作如下: 制备了单氟碳链两性磷酸酯表面活性剂,略为MFAP。首先,磷酸二氢钠与环氧氯丙烷开环加成合成2-羟基-3-氯丙基磷酸酯钠,分离提纯后,分析其红外。其次,全氟辛基磺酰氟和N,N-二甲基-1,3-丙二胺反应生成N-[3-(二甲氨基)-丙基]全氟辛基磺酰胺,分离提纯后通过红外光谱对淡黄色固体产物进行分析。最后,将2-羟基-3-氯丙基磷酸酯钠与N-[3-(二甲氨基)-丙基]全氟辛基磺酰胺进行季铵化反应,合成出单氟碳链两性磷酸酯表面活性剂,利用红外谱确定产物的结构。 制备了氟碳Gemini两性磷酸酯表面活性剂,略为FGAP。首先,环氧氯丙烷与浓盐酸开环加成生成1,3-二氯-2丙醇,分离提纯后,分析其红外、沸点、折光率。然后以合成的1,3-二氯-2丙醇和氧氯化磷在微弱真空下进行酯化反应合成联接剂磷酸单酯,分析其红外谱图确定结构。最后,将磷酸单酯与N-[3-(二甲氨基)-丙基]全氟辛基磺酰胺进行季铵化反应,合成出氟碳Gemini两性磷酸酯表面活性剂,利用红外谱和核磁共振确定产物结构。 对合成的MFAP进行了相关物化性能测试。实验表明,MFAP熔程为220.6~227.3℃;MFAP的Krafft点为45℃,在极性溶剂中溶解性较好;该表面活性剂水溶液的最低表面张力值为24.0 mN/m,表面张力效率C_(20)为1.58×10~(-6)mol/L;临界胶束浓度CMC为1.99×10~(-3) mol/L;等电点pH范围为3.5~7.5。 对合成的FGAP进行了相关物化性能测试。实验表明,FGAP熔程为115.9~124.1℃, Krafft点为73℃,在极性溶剂中溶解性较好;该表面活性剂水


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