專利名稱：一種端基為全氟氧雜烷基的氟表面活性劑合成工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種氟表面活性劑的合成工藝，尤其涉及一種端 基為全氟氧雜烷基的氟表面活性劑的合成工藝。
背景技術(shù)：
表面活性劑是一類重要的化工材料，在低濃度時就能顯著降低 水(液體)的表面(界面)張力。通常使用的表面活性劑，憎水基是 碳?xì)錈N基，分子中還可以含有氧，及氮、硫、氯、溴、碘等元素，這 種表面活性劑稱為碳?xì)浔砻婊钚詣┗蚱胀ū砻婊钚詣?。如果在分子?除了以上元素以外，還含有氟、硅、磷、硼等元素的表面活性劑則稱 為特種表面活性劑。
氟表面活性劑是特種表面活性劑中最重要的品種，指碳?xì)浔砻婊?性劑的碳?xì)滏溨械臍湓尤炕虿糠直环尤〈?，即氟碳鏈代替?碳?xì)滏?，這種氟碳表面活性劑具有碳?xì)浔砻婊钚詣┧鶝]有的"三高兩 憎"性能，即具有高表面活性、高耐熱穩(wěn)定性、高化學(xué)惰性、憎水性 和憎油性。但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，應(yīng)用上往往都被配制為溶液。目前廣泛應(yīng)用于氟碳表面活性 劑的全氟碳鏈主要有直鏈全氟烷基及全氟烷基磺酸和支鏈全氟烷基， 如四氟乙烯或六氟丙烯的低聚物。這些全氟碳鏈的分子結(jié)構(gòu)，尤其是 直鏈結(jié)構(gòu)，柔順性能比較差，表面活性劑在溶劑中的溶解性能也比較 差，在實際應(yīng)用上有很多限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種端基為全氟氧雜垸基的氟表面活性劑 的合成工藝，這種氟表面活性劑具有穩(wěn)定性高、毒性低的特點，不僅 溶于水，還可溶于乙醇、甲醇、丙酮、異丙醇、正丁醇、四氫呋喃等 有機溶劑。
為達(dá)到上述目的，采用的技術(shù)方案是用全氟氧雜烷?；^氧化 物引發(fā)丙烯酸單體聚合，生成端基為全氟氧雜垸基丙烯酸聚合物，具 體反應(yīng)方程式為
o o
II II
RpCOOCRf
nCH^=CHC02H-
RF"(CH2— H)h~Rf C02H
rf為
式中，
F
C—0—C十C—CF3 CF3 '2
端基為全氟氧雜垸基的氟表面活性劑的合成工藝，其特征在于 在非水體系中、機械攪拌和氮氣保護條件下，加入全氟氧雜烷?；^
氧化物和丙烯酸，按重量比計算，加入量為1:1至1:10;反應(yīng)溫度 為10-50'C;攪拌強度為600-1000r/min。體系呈白色混濁后繼續(xù)攪 拌2小時，倒出白色混濁液，經(jīng)抽濾、烘至恒重，就得到呈白色粉末 狀端基為全氟氧雜烷基的氟表面活性劑。
所用的全氟氧雜烷酰基過氧化物，其結(jié)構(gòu)為
F2 I C一C"hC—o一c國
0
II
0
II
F2
C一O—O-C—C—O—C十C一CF CF3 一 CF3
所述非水體系為鹵代烴、垸烴、酯類、或醚類c本發(fā)明的積極效果是合成線路短、只經(jīng)過用全氟氧雜烷?；^ 氧化物引發(fā)丙烯酸單體聚合一步反應(yīng)，常溫合成操作簡單；全氟氧雜 烷基替代了全氟烷基作為氟表面活性劑的憎水基，增加了分子的柔順 性，提高了氟表面活性劑在溶劑中的溶解性；產(chǎn)品穩(wěn)定性高、毒性低， 不僅溶于水，還溶于不同的有機溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮、異丙醇、 正丁醇、四氫呋喃；在降低水的表面張力方面有非常顯著的優(yōu)點，水 溶液中當(dāng)產(chǎn)品質(zhì)量濃度在0.01%-0. 1%，就可以使水的表面張力降至20 mN/m以下o


圖1為實施例1水溶液中產(chǎn)物質(zhì)量濃度與表面張力值關(guān)系曲線圖。
具體實施例方式
以下通過實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 一種端基為全氟氧雜烷基的氟表面活性劑的合成工藝，其特征
在于在非水體系鹵代烴、或垸烴、或酯類、或醚類中，氮氣保護
條件下，反應(yīng)溫度控制在10-50'C,機械攪拌速度為600-1000r/min， 快速加入全氟氧雜垸?；^氧化物，然后往體系中滴加入丙烯酸，全
氟氧雜垸酰基過氧化物和丙烯酸加入的量控制在i : i到i : io范圍
內(nèi)，體系呈白色混濁后再繼續(xù)攪拌2小時，倒出白色混濁液，經(jīng)抽濾、
烘至恒重，得到產(chǎn)品呈白色粉末狀的陰離子含氟表面活性劑。
最后產(chǎn)品0. 19&質(zhì)量濃度水溶液，在25。C室溫用鉑金板法作表面 張力測試。所用的全氟氧雜烷?；^氧化物，其結(jié)構(gòu)為
<formula>formula see original document page 6</formula>實施例l
在裝有冷凝管、滴液漏斗、攪拌器、溫度計的帶夾套的500ml反 應(yīng)容器中加入氯仿250ml，通氮氣保護，控制反應(yīng)體系溫度在20'C， 調(diào)整攪拌速度至900r/min，快速加入全氟氧雜垸酰基過氧化物4. 4 g, 然后往體系中緩慢滴加丙烯酸9. 3g，持續(xù)攪拌至體系成白色混濁后 繼續(xù)攪拌2小時，倒出白色混濁液進(jìn)行抽濾，將得到的固體烘至恒重， 得到白色固體粉末即為本發(fā)明最終產(chǎn)品陰離子含氟表面活性劑。
產(chǎn)品的0. 196質(zhì)量濃度水溶液，用鉑金板法進(jìn)行表面張力測試:平 均值為14.7mN/m。在25'C實測的水溶液中產(chǎn)物不同質(zhì)量濃度與表面
張力值變化的關(guān)系曲線示于圖1。 實施例2
按實施例1合成工藝操作，全氟氧雜垸酰基過氧化物加入量改 為5.0g，丙烯酸加入量改為25. 0g，其他數(shù)據(jù)不變，得到白色固體粉 末狀含氟表面活性劑，0. 1%質(zhì)量濃度水溶液用鉑金板法測試表面張力: 平均值為17. 3mN/m。 實施例3
按實施例1合成工藝操作，全氟氧雜垸?；^氧化物加入量改為 1.0g，丙烯酸加入量改為10.0g,其他數(shù)據(jù)不變，得到白色固體粉末 狀含氟表面活性劑產(chǎn)品。0. 1%質(zhì)量濃度水溶液鉑金板法表面張力測試:平均值為17. 7mN/m。 實施例4
按實施例i合成工藝操作，反應(yīng)體系的溫度改為icrc，其他數(shù)
據(jù)不變，得到白色固體粉末狀含氟表面活性劑產(chǎn)品。0.1%質(zhì)量濃度水
溶液鉑金板法表面張力測試:平均值為17. 5mN/m。
實施例5
在一2L的帶夾套玻璃反應(yīng)釜的中加入氯仿1500ml,通氮氣保護， 控制反應(yīng)體系中的溫度在20'C，調(diào)整攪拌速度至700r/min，快速加 入全氟氧雜烷?；^氧化物40. 5g，然后往反應(yīng)體系中緩慢滴加丙烯 酸91.8g,持續(xù)攪拌至體系成白色混濁后繼續(xù)攪拌2小時，取出白色 混濁液進(jìn)行抽濾，將得到的固體烘至恒重，得到白色固體粉末狀含氟 表面活性劑產(chǎn)品。0. 1%質(zhì)量濃度水溶液鉑金板法表面張力測試:平均 值為13. 6mN/m。 實施例6
按實施例1合成工藝操作方案，體系改為正己烷，其他數(shù)據(jù)不變， 得到白色固體粉末狀含氟表面活性劑產(chǎn)品。0. 1%質(zhì)量濃度水溶液鉑金 板法表面張力測試:平均值為15. 9mN/m。 實施例7
按實施例1合成工藝操作，體系改為十二垸，體系溫度改為50 °C，其他數(shù)據(jù)不變，得到白色固體粉末狀含氟表面活性劑產(chǎn)品。0.1% 質(zhì)量濃度的水溶液鉑金板法表面張力測試平均值為17. 8mN/m。 實施例8按實施例l合成工藝操作，體系改為乙酸乙酯，其他數(shù)據(jù)不變，
得到白色固體粉末狀含氟表面活性劑。0.1%質(zhì)量濃度的水溶液鉑金板
法表面張力測試平均值為15. 3mN/m。
實施例9
按實施例l合成工藝操作，體系改為乙酸丁酯，其他數(shù)據(jù)不變， 得到白色固體粉末狀含氟表面活性劑。0.1%質(zhì)量濃度的水溶液鉑金板 法表面張力測試平均值為14. 2raN/m。 實施例10
按實施例l合成工藝操作，體系改為乙醚，其他數(shù)據(jù)不變，得到 白色固體粉末狀含氟表面活性劑。0. 1%質(zhì)量濃度的水溶液鉑金板法表 面張力測試平均值為15. 9raN/m。 實施例11
按實施例1合成工藝操作，其他數(shù)據(jù)不變，體系改為正丁醚，得 到白色固體粉末狀含氟表面活性劑。0.1%質(zhì)量濃度的水溶液鉑金板法 表面張力測試平均值為15. 6mN/m。
權(quán)利要求
1、一種端基為全氟氧雜烷基的氟表面活性劑的合成工藝，其特征在于在非水體系中、機械攪拌和氮氣保護條件下，控制體系溫度，快速加入全氟氧雜烷酰基過氧化物，并滴加丙烯酸，所述全氟氧雜烷酰基過氧化物和丙烯酸的加入量，按重量比計為1∶1至1∶10；反應(yīng)體系呈白色混濁后再繼續(xù)攪拌2小時，經(jīng)抽濾、烘至恒重。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種端基為全氟氧雜垸基的氟表面活性劑 的合成工藝，其特征在于所用的全氟氧雜烷?；^氧化物，其結(jié)構(gòu) 為<formula>formula see original document page 2</formula>
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種端基為全氟氧雜垸基的氟表面活性劑 的合成工藝，其特征在于所述的非水體系為鹵代烴、或烷烴、或酯類、或醚類o
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種端基為全氟氧雜垸基的氟表面活性劑 的合成工藝，其特征在于反應(yīng)溫度為10-5(TC。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種端基為全氟氧雜烷基的氟表面活性劑 的合成工藝，其特征在于攪拌強度為600-1000r/min。
全文摘要
本發(fā)明提供一種端基為全氟氧雜烷基的氟表面活性劑的合成工藝，其特征在于在非水體系中、機械攪拌和氮氣保護條件下，加入全氟氧雜烷?；^氧化物和丙烯酸，按重量比計算，加入量為1∶1至1∶10；反應(yīng)溫度為10-50℃；攪拌強度為600-1000r/min。體系呈白色混濁后繼續(xù)攪拌2小時，倒出白色混濁液，經(jīng)抽濾、烘至恒重，就得到呈白色粉末狀端基為全氟氧雜烷基的氟表面活性劑。本發(fā)明的積極效果是合成線路短、只經(jīng)過用全氟氧雜烷酰基過氧化物引發(fā)丙烯酸單體聚合一步反應(yīng)，常溫合成操作簡單；產(chǎn)品穩(wěn)定性高、毒性低，不僅溶于水，還溶于不同的有機溶劑，水溶液中當(dāng)產(chǎn)品質(zhì)量濃度在0.01％-0.1％，就可以使水的表面張力降至20mN/m以下。
文檔編號B01F17/52GK101508750SQ200810034499
公開日2009年8月19日 申請日期2008年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月12日
發(fā)明者李國新, 瑾 許 申請人:江蘇梅蘭化工有限公司