含氟表面活性劑(簡(jiǎn)稱(chēng)：fs)是近些年來(lái)逐步商品化的一種特殊性能的表面活性劑。與普通表面活性劑不同之處，fs主要以全氟烷基或全氟烯基或部份氟化了的烷基等作為表面活性劑中的疏水基部份，然后再按需要引入適當(dāng)?shù)倪B接基及親水基團(tuán)。
1 fs的特性
由于fs結(jié)構(gòu)上的特殊性，以氟原子取代了普通表面活性劑中疏水基團(tuán)上的氫原子，把c-h鍵的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閏-f鍵的形式，因此它顯示出氟碳烴所特有的一些優(yōu)良性能，同時(shí)它具有既憎水又憎油的特性。fs的高表面活性，取決于其分子中碳氟鍵所具有的極強(qiáng)的疏水性及較低的分子內(nèi)聚力。它能使水的表面張力降到很低的數(shù)值，而使用的濃度卻很小。一般碳?xì)滏湹谋砻婊钚詣┑膽?yīng)用濃度需在0.1%-1%之間，此時(shí)水溶液的表面張力只能降到30-35達(dá)因/厘米，而碳氟鏈表面活性劑的用量在0.005%-0.1%時(shí)，就能使水溶液的表面張力降至20達(dá)因/厘米以下。另外fs在有機(jī)溶劑中也顯示出良好的表面活性，特別是引入了n-取代的全氟辛酰胺類(lèi)，它能使碳?xì)錈N類(lèi)溶劑降低表面張力5-15達(dá)因/厘米，fs所體現(xiàn)出的優(yōu)良的熱穩(wěn)定性及化學(xué)惰性，主要是由于氟碳鏈憎水基取代碳?xì)滏湹脑魉螅捎赾-f鍵的鍵能(116千卡/摩爾)大于c-h鍵的鍵能(99.5千卡/摩爾)，因此c-f鍵要比c-h鍵穩(wěn)定，不易斷裂。又由于氟原子取代氫原子后，因氟原子的體積比氫原子大，使得c-c鍵因氟原子的屏蔽作用而得到保護(hù)，所以使原來(lái)鍵能不太高的c-c鍵也穩(wěn)定了，這樣使得c-c鍵也穩(wěn)定了，這使得fs具有碳?xì)浔砻婊钚詣┧鶝](méi)有的化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性。例如：c9f17oc6h4so3k的使用溫度可在300℃左右，而此化合物的中間體c9f17oc6h5在50%的硫酸或25%的氫氧化鈉水溶液中，在80℃時(shí)處理48個(gè)小時(shí)也不會(huì)分解。
有研究表明，fs的高表面活性是由于其分子間的范德華引力小造成的，活性劑分子從水溶液中移至溶液表面所需的張力小，導(dǎo)致了活性劑分子在溶液表面大量的聚集，形成強(qiáng)烈的表面吸附，而這類(lèi)化合物不僅對(duì)水的親和力小，而且對(duì)碳?xì)浠衔锏挠H和力也較小，因此形成了既憎水又憎油的特性，但它對(duì)油/水界面的界面張力作用能力不強(qiáng)，如將fs與碳?xì)浔砻婊钚詣?fù)配使用，利用fs能選擇性地吸附在水的表面，使表面張力降低;而碳?xì)浔砻婊钚詣┠芪皆谟?水界面上，使界面張力降低，這樣就必定會(huì)提高水溶液的潤(rùn)濕性能。
2 fs的應(yīng)用
鑒于fs所的特性，故它在某些領(lǐng)域中的應(yīng)用性很強(qiáng)，特別在工業(yè)領(lǐng)域中有多方面的用途。表1所列的fs的用途分類(lèi)簡(jiǎn)況。部份應(yīng)用簡(jiǎn)介：
2.1分散劑：fs在各種氟樹(shù)脂的分散聚合時(shí)可作分散劑使用。在四氟乙烯，三氟氯乙烯，偏氟乙烯等含氟單體的乳化分散聚合中都使用了fs作分散劑。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，到1980年左右，在四氟乙烯乳液聚合上所使用的fs的量約達(dá)80噸/年左右。日本旭硝子公司統(tǒng)計(jì)，在80年代初，日本用于制造分散氟樹(shù)脂的fs的量已達(dá)5噸/年。另有研究報(bào)導(dǎo)，fs也可用于pvc的反應(yīng)過(guò)程中。
2.2滅火劑：fs在滅火劑上的應(yīng)用可分為“輕水”滅火劑、氟蛋白泡沫滅火劑和抗極性溶劑滅火劑三種，其完全控止火的時(shí)間可在90秒以?xún)?nèi)，有的可降至45秒以下。
2.3脫模劑：由fs制備或配料的脫模劑，不僅對(duì)熱塑料高聚物有良好的脫模性，同時(shí)對(duì)熱固性的高聚物及含硅類(lèi)橡膠的彈性體質(zhì)均具有優(yōu)良的脫模性，并對(duì)脫模后的工件無(wú)污染現(xiàn)象，可直接進(jìn)行二次加工(如：印刷、涂漆、粘帖等)，并且使用一次即可多次脫模。由fs制備的脫模劑已逐步形成系列化的產(chǎn)品，有溶劑型的，也有水劑型的，它不但可用于有機(jī)高分子彈性體的加工業(yè)，而且在鋼性體的加工行業(yè)(如：銅、鋼管的抽拉、壓針、壓鑄件的沖壓加工等)也可使用。目前含氟(高效)脫模劑已在塑料、橡膠等加工行業(yè)中得到用戶(hù)的高度評(píng)價(jià)。
2.4抗靜電劑：由fs配制的集清洗、防塵為一體的抗靜電劑，經(jīng)有關(guān)部門(mén)測(cè)試：對(duì)pvc片基進(jìn)行表面處理后，其表面電阻由原來(lái)的1012ω降低至108ω。由此使片基表面靜電現(xiàn)象而易吸塵的情形大為減少。利用此抗靜電劑對(duì)錄像機(jī)中的磁鼓、磁關(guān)的表面清洗，效果遠(yuǎn)比一般的清潔劑或清潔帶優(yōu)越，并可延長(zhǎng)磁鼓、磁頭的使用壽命。經(jīng)清洗后的薄膜或密紋唱片，在放音時(shí)，其音量可提高3個(gè)分貝。利用此抗靜電劑還可對(duì)家用電器、塑料制品、電視機(jī)熒屏及其它高檔家具、精密儀器等進(jìn)行表面清洗與防塵使用，且不產(chǎn)生任何副作用。目前本公司已有此防靜電劑產(chǎn)品一“音磁靈”投入市場(chǎng)。
2.5流平劑：在顏料、涂料等產(chǎn)品中加入少量fs后，可防止結(jié)固現(xiàn)象，改善分散性。加入涂料及油墨內(nèi)可降低其表面張力，提高潤(rùn)濕性，并防止產(chǎn)生氣泡，且使色澤更均勻。
2.6防水防油劑：由fs所制備出的防水防油劑，對(duì)天然或合成的纖維及其制品進(jìn)行表面處理后，可使該纖維或制品既有防水、防油的性能，又不影響其本身的物理特性。由防水防油劑處理后的一次性紙質(zhì)餐具已進(jìn)市場(chǎng)供應(yīng)，解決了白色污染所造成的環(huán)境危害。
2.7其它應(yīng)用：把fs加入地板蠟中，可改善地板的光澤，增加其耐磨性及抗污染性。fs還可用于石油回收用助劑、海面上的集油劑、金屬防腐劑及金屬光澤處理劑等等。
