[發(fā)明專(zhuān)利]一種氟碳表面活性劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110806218.6
• 申請(qǐng)日: 2021-07-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113559783B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周呂;陳天文;徐健銀;錢(qián)敬俠;葉飛虹
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C09K23/18
• 分類(lèi)號(hào): C09K23/18;C09K23/28;C09K23/38;C07C227/16;C07C229/12;C07C229/16;A62D1/02
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專(zhuān)利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發(fā)明公開(kāi)了一種氟碳表面活性劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。該氟碳表面活性劑為兩端為碳?xì)滏滛人峄鶊F(tuán)，中間為碳氟鏈的對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)式為R～R_F～R，其中R_F為全氟烷基鏈：～CF₂?(CF₂)_n?CF₂～，n=4，6；R為含羥基結(jié)構(gòu)的叔胺端鏈：～CH=CH?C(CH3)(OH)?CH₂?N⁺(CH₂COO^?)～R₁R₂，R₁=～CH₃，R₂=～CH₃、～CH₂CH₂OH、～CH₂COONa。該氟碳表面活性劑具有表面活性高、耐溫好、滅火性能好、合成條件溫和等特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氟碳表面活性劑及其制備和應(yīng)用。

背景技術(shù)

氟碳表面活性劑(FS)是目前已知的所有表面活性劑中表面活性最高的一種，因其區(qū)別于一般表面活性劑的特殊性能(“三高”、“兩憎”)而被用于一般活性劑難以勝任的場(chǎng)合，大幅拓寬了表面活性劑的應(yīng)用范圍，目前多應(yīng)用于洗滌劑、滅火材料、消毒殺菌、除霧、農(nóng)業(yè)、國(guó)防等行業(yè)。而該種特性具體可以表現(xiàn)在氟碳表面活性劑水溶液的最低表面張力(γcmc)遠(yuǎn)低于碳?xì)浔砻婊钚詣瑥慕档鸵后w表面張力的能力上來(lái)講，氟碳表面活性劑水溶液的最低表面張力可達(dá)到20mN/m以下，甚至可達(dá)到15mN/m左右，而碳?xì)浔砻婊钚詣│胏mc最低一般只能達(dá)到30～35mN/m左右。正是由于氟碳表面活性劑突出的低表面張力的能力，使其在較低濃度時(shí)水溶液可在油面上形成水膜、隔絕氧氣、吸收熱量，由此發(fā)展了一種用于撲滅油品火災(zāi)的高效滅火劑——水成膜泡沫滅火劑(AFFF，Aqueous Film FormingFoamExtinguishing Agent)。相比于傳統(tǒng)滅火劑組分單一，應(yīng)用范圍小的缺點(diǎn)，AFFF成分多樣，是溶劑(例如乙二醇醚)和表面活性劑(特別是氟碳表面活性劑)的復(fù)雜混合物。對(duì)于B類(lèi)火災(zāi)：由易燃液體或氣體(例如石油油脂，焦油和溶劑)引起的火災(zāi)，該種滅火劑滅火速度是普通滅火劑的四倍，可有效抑制B類(lèi)火災(zāi)。

目前市面上較好的AFFF產(chǎn)品為國(guó)外一泰公司研發(fā)的E500，其主要成分為美國(guó)杜邦公司研制的甜菜堿FS F1157 N(C15H20F13N2O4S)。0.1％時(shí)，γcmc＝15.8mN/m；30s時(shí)，發(fā)泡數(shù)＝330mL。F1157 N主要成分為氟代端基磺酰胺烷基甜菜堿，生產(chǎn)工藝為全氟烷基碘與硫脲加成生成全氟烷基硫代物，再經(jīng)堿消除生成S-H端鍵，此時(shí)通入Cl2生成全氟烷基磺酸氯，最后在堿性條件下與二甲胺反應(yīng)生成氟代端基磺酰胺烷基甜菜堿。盡管該產(chǎn)品毒性較傳統(tǒng)PFOS類(lèi)FS小，且可被配方中摻入的藍(lán)貽貝和大菱廣泛代謝，其光轉(zhuǎn)化產(chǎn)物無(wú)毒無(wú)害，但該種FS生產(chǎn)工藝復(fù)雜，副產(chǎn)物Cl2污染大、生產(chǎn)成本高，因此亟需生產(chǎn)工藝突破。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了提供一種表面活性高，滅火性能好，制作方便的氟碳表面活性劑及其制備方法，可應(yīng)用于水成膜泡沫滅火劑。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種氟碳表面活性劑，所述氟碳表面活性劑兩端分別為碳?xì)滏滛人峄鶊F(tuán)，中間為全氟烷基鏈的對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)為：R～CF₂-(CF₂)_n-CF₂～R，

其中，n＝4，6；

R為含羥基結(jié)構(gòu)的叔胺端鏈：R₁＝～CH₃，R₂＝～CH₃、～CH₂CH₂OH、～CH₂COONa。