[发明专利]一种含氟表面活性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含氟表面活性剂及其制备方法，属于氟化工技术领域。

背景技术

含氟表面活性剂是特种表面活性剂中最重要的品种，其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。含氟表面活性剂广泛应用于合成洗涤剂、化妆品、食品、橡胶、塑料、油墨等诸多行业。此外，含氟表面活性剂还可以作为消防灭火剂的添加剂、油墨添加剂，用于石油开采、纺织印染、纸张皮革处理、环保农药、合成树脂、高档涂料中。

在含氟聚合物的生产过程中，含氟表面活性剂常常作为分散剂使用，比如四氟乙烯、偏氟乙烯、三氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯、全氟烷基乙烯基醚等各种单体均聚和共聚的分散聚合体系中都会用到含氟表面活性剂。

分散法生产氟聚合物领域应用最为广泛的含氟表面活性剂是全氟辛酸，即C₇F₁₅COOH及其衍生物，或称为“C8”，是一种人工合成而非天然存在的工业原料。PFOA的分子结构在赋予其优良表面性能的同时，也注定了其在环境中的持久性与累积性。因为PFOA分子中含有全氟基团，且相互连接的碳链比较长，最终导致PFOA具有强的热稳定性和动力学稳定性，增加了PFOA分子在环境中的持久性。经研究表明，PFOA在经受强热、光照、化学作用、微生物作用和高等脊椎动物的代谢作用下均很难降解，PFOA是目前世界上发现的最难降解的有机污染物之一。目前一些发达国家和非政府组织已将PFOA对环境及人体健康可能造成的危害作为热点进行关注。

目前国内外许多氟化工生产厂家都在积极开发PFOA的替代品，并开展了大量工作。例如：晨光化工研究院在中国专利文献CN101648122A（申请号200910092202.2）中提到采用含氟烯烃在低温下由氧气氧化制备含醚链段的表面活性剂，这种方法得到的表面活性剂含有大量的支链，在聚合过程中分散性不好。巨化集团在中国专利文献CN102504063A（申请号201110338501）中采用含氯原子的含氟醚链段的表面活性剂，但此表面活性剂的毒性较大，不能完全满足环境友好的要求。美国专利5789508，4025709，5688884，5763552等提到的表面活性剂，由于分子结构的关系，在聚合反应过程中会影响聚合物的产品质量。

寻找到一种全氟辛酸的合适替代品，该替代品应具备原材料易得，合成路线简单、安全、成本低，且具有优良的分散性能和稳定性的特点，成为目前研究的热点。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种含氟表面活性剂及其制备方法，该含氟表面活性剂可以作为全氟辛酸的替代品用于分散法生产含氟聚合物的过程中。

一种含氟表面活性剂，所述的含氟表面活性剂具有以下通式：

[Rf-(O)_m-CHF-Rf’-COO]_nAⁿ⁺

其中，Rf为部分或完全氟化的直链或带支链的烷基，或者，插入1～6个醚氧原子的部分或完全氟化的直链或带支链的烷基；m为0或1；Rf’为部分或完全氟化，且主链含两个碳原子以上的直链或带支链的烷基；Aⁿ⁺表示n价的阳离子，n为1、2或3。

根据本发明优选的，所述部分氟化的非氟原子为H、Cl、Br原子。

根据本发明优选的，Rf为主链碳原子数小于8个的部分氟化或全氟化的烷基，或者，Rf为含有醚氧原子，且任意醚氧原子两端连接的烷基为碳原子数小于8个的部分氟化或全氟化的烷基。

根据本发明进一步优选的，所述的含氟表面活性剂通式如下：

[CF₃-O-CHF-CF₂-CF₂-COO]_nAⁿ⁺

[CF₃-O-CHF-CF₂-CF(CF₃)-COO]_nAⁿ⁺

[CF₃-CF₂-O-CHF-CF₂-CF₂-COO]_nAⁿ⁺

[CF₃-CF₂-O-CHF-CF₂-CF(CF₃)-COO]_nAⁿ⁺