[发明专利]一种可聚合非离子型含氟短链表面活性剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种可聚合非离子型含氟短链表面活性剂的制备方法。本发明所述表面活性剂是先由短链氟醇和异佛尔酮二异氰酸酯等摩尔比反应得到带有单异氰酸酯基团的中间体I，然后将其与聚乙二醇等摩尔比偶联得到带有单羟基的中间体II；再将中间体II与异佛尔酮二异氰酸酯等摩尔比偶联得到一端为异氰酸酯基团的中间体III，最后将中间体III与丙烯酸羟烷基酯经等摩尔比偶联反应得到。本发明的特点是该表面活性剂具有可聚合性和高表面活性；同时，该表面活性剂中的短氟碳链使其具有较低的生物累积性，聚氨酯结构使其具有较好的后期环境降解性，且合成过程不使用有机溶剂，对环境友好。该表面活性剂可用作防水防油助剂、涂料流平剂等，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种表面活性剂的制备方法，特别是可聚合非离子型含氟短链表面活性剂的制备方法。

背景技术

含氟表面活性剂作为一种特种表面活性剂，具有“三高”、“两憎”的特性，即高表面活性、高耐热稳定性和高化学稳定性及氟碳链既憎水又憎油。鉴于其优异的性能，含氟表面活性剂被广泛应用于消防灭火、涂料流平、织物或皮革整理等方面。

传统的含氟表面活性剂主要以全氟辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）为代表，但相关研究表明这些长氟碳链（CnFn+1,n≥7）化合物具有较高的毒性、环境持久性和生物累积性。因此，联合国环境规划署（EPA）于2006年就认定了PFOS、PFOA及其衍生物对环境具有严重的污染，并且于2009年在《持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》中将PFOS、PFOA及其衍生物列为持久性有机污染物（POPs）。随后美国及欧盟各国均制定了相关的法律法规，限制了PFOS 、PFOA及其衍生物的生产和应用。

随着研究的深入，人们发现短氟碳链化合物比长氟碳链化合物有更低的毒性和生物累积性（Chemical Engineering News，2010，88：12–17；Environmental Science Technology，2018，52：10433-10440），这对降低含氟表面活性剂所带来的环境风险有及其重要的意义。目前，研究人员们正积极开发以短氟碳链代替长氟碳链的表面活性剂，其中以氟碳链小于或等于6个碳原子的短氟碳链表面活性剂为主，且小于或等于4个碳原子的短氟碳链表面活性剂被认为基本上没有生物累积性（Journal of Colloid and InterfaceScience，2014，428：276-285）。

在实际应用中，表面活性剂在使用后会不可避免地残留在最终产品中，影响产品的性能，为此人们开发出了可聚合型表面活性剂。在乳液聚合中，可聚合型表面活性剂不仅可以作为乳化剂，还可以通过其反应基团键合到聚合物上，并成为聚合物的一部分，从而避免了常规表面活性剂从聚合物上解吸或迁移的问题。

近年来也出现了一些关于可聚合型含氟短链表面活性剂的报道，由于这类表面活性剂具有可聚合性和较高的表面活性，且其中的较短氟碳链对环境友好，使其具有广阔的应用前景。但实际上大多数报道中的合成方法有较大局限性，很大程度上限制了其应用范围。