水中加入少量碳氟表面活性剂后，水溶液不但不下沉，反 而在油面上铺展形成一层水膜，使油与空气隔绝。因而被 称为“轻水”。 若把“轻水”制成泡沫，即成为“轻水泡沫灭火剂”（也叫水成 膜泡沫灭火剂，简称AFFF）用于扑灭油类火灾。
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氟表面活性剂
5.1.3 碳氟表面活性剂的应用 3. 铬酸抑制剂 镀铬是电镀中常见的一种工艺。镀铬液由铬酐（CrO3)和硫
质量分数为0.005%〜0.1%， 就可使水的表面张力下降至 20 mN/m以下。 一般碳氢表面活性剂在溶液中的质量分数为0.1% 〜 1.0% 范围才可使水的表面张力下降到30 〜35mN/m。
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氟表面活性剂
5.1.1 氟表面活性剂的结构与性能 2. 氟表面活性剂的性能 (2)高表面活性
第 章 特种表面活性剂
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氟表面活性剂
5.1.1 氟表面活性剂的结构与性能 1. 氟表面活性剂的结构 碳氢表面活性剂分子碳氢链中的氢原子部分或全部被氟原
子取代。
F
FF
F
C
C
C
C
C
F
FF
FF
F
氟表面活性剂
5.1.1 氟表面活性剂的结构与性能 2. 氟表面活性剂的性能 氢、氟原子的一些性质参数
碳氟链的“憎油”特性也为寻找碳氢化合物的表面活性剂提 供了思路。在碳氟链的末端引入极性低的亲油基团，就可 以用于降低油的表面张力。
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氟表面活性剂
5.1.2 碳氟表面活性剂的合成 与碳氢表面活性剂相比，碳氟表面活性剂的合成相
对困难。碳氟表面活性剂的合成一般分三个步骤： 首先合成含6 —10个碳原子的碳氟化合物， 然后制成易于引进各种亲水基团的含氟中间体， 最后引进各种亲水基团制成各类碳氟表面活性剂。 其中含氟烷基的合成是制备碳氟表面活性剂的关
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氟表面活性剂
5.1.1 氟表面活性剂的结构与性能 2. 氟表面活性剂的性能
(2)高表面活性 ①碳氟表面活性剂在水溶液中的表面活性 碳氟表面活性剂是所有表面活性剂中表面活性最高的一种。 表现在其水溶液的最低表面张力(γcmc)和临界胶束浓度
（cmc)都远低于碳氢表面活性剂。 碳氟表面活性剂水溶液的最低表面张力可达到20mN/m甚至
憎”。 高热稳定性、高化学惰性、高表面活性 含氟烃基既憎水又憎油 这些独特的性能都是由于分子结构中引入了碳氟链
而引起，因此氟原子的独有性质是氟表面活性剂具 有不寻常性质的根本原因。
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氟表面活性剂
5.1.1 氟表面活性剂的结构与性能 2. 氟表面活性剂的性能 (1)高化学稳定性及热稳定性 ①化学稳定性 碳氟表面活性剂有很高的化学稳定性，它可抵抗强氧化剂、
15mN/m左右，而碳氢则一般在30-35mN/m。
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氟表面活性剂
5.1.1 氟表面活性剂的结构与性能 2. 氟表面活性剂的性能 (2)高表面活性 ②在强酸和强碱水溶液中的表面活性 碳氟表面活性剂由于有优良的化学稳定性，在强酸和强碱
溶液中也常常可保持其表面活性。 一些碳氟表面活性剂在强酸和强碱介质中由于溶解度增加
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硅表面活性剂
5.2.1 硅表面活性剂分类 硅氧烷表面活性剂又可分为3类： ②耙形的共聚物 也叫做梳状或接枝共聚物 通式为M-Dx-D’y(R)-M
硅表面活性剂
5.2.1 硅表面活性剂分类 硅氧烷表面活性剂又可分为3类： ③ ABA共聚物 通式为M’(R)-Dx-M’(R) 也称为α-ω或Bola型
第 2面活性剂
1.双链碳氟表面活性剂代表 F(CF2)n(CH2)OCOCH2CH(SO3Na)COO(CH2)2(CF2)nF 2. 混杂型
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硅表面活性剂
概述
很高的表面活性，仅次于氟表面活性剂（20mN/m)。
在水溶液和非水体系都有表面活性
而具有比在水溶液中更高的表面活性（此类碳氟表面活性 剂在水溶液中由于溶解性的限制表面活性较差）。
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氟表面活性剂
5.1.1 氟表面活性剂的结构与性能 2. 氟表面活性剂的性能 (2)高表面活性
④原因 表面张力是分子间作用力的体现。 C-F键不易极化，碳氟
链间的范德华引力比碳氢链间要小，从而导致表面张力更 大程度地降低。 碳氟链的范德华引力小，表面活性剂分子自水溶液内部移 至表面所需的能量比碳氢表面活性剂分子要小，从而导致 了强烈的表面吸附，使其在溶液内部的浓度更低。
③碳氟表面活性剂在有机液体中的表面活性 一般有机溶液的表面张力大至在20到30mN/m。因而加入
碳氢后，表面张力变化不大，甚至还能升高。 对氟碳化合物，因分子中的含氟烃基，即是憎水基又是憎
油基，因而它不仅可降低水的表面张力还由于氟碳化合物 本身的表面张力低于碳氢化合物，因而还可能降低碳氢化 合物的表面张力。
对低能表面有优异的润湿能力
具有优异的消泡能力
通常有很高的热稳定性
它们是无毒的，不会剌激皮肤
生物降解性能较差。
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硅表面活性剂
5.2.1 硅表面活性剂分类 硅氧烷表面活性剂又可分为3类： ①三甲基硅氧烷表面活性剂 结构通式M-D’(R)-M
硅表面活性剂
概述
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氟表面活性剂
5.1.1 氟表面活性剂的结构与性能 2. 氟表面活性剂的性能 (1)高化学稳定性及热稳定性 ③原因 F原子紧密覆盖在C链表面，从而能够屏蔽外来试剂的进
攻，并且F原子所带多余负电荷可以形成负电保护层，亲核 试剂难以接近，更不能穿透。 C—F键的键能比C—H键能大得多，不易断裂
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氟表面活性剂
5.1.1 氟表面活性剂的结构与性能 2. 氟表面活性剂的性能 (3)憎水憎油
碳氟链的范德华引力小，因此它不仅与水的亲和力小，而 且与碳氢化合物的亲和力也小，这就造成它不仅“憎水”，而 且“憎油”的特性。
聚四氟乙烯之所以作为“不粘锅”覆盖层的主要成分就是因 为碳氟链既“憎水”又“憎油”的特性使得水跟油都不能在其铺 展、粘附。
硅表面活性剂
5.2.1 硅表面活性剂分类 1. 按亲水基 分为非离子型、阴离子型、阳离子型和两性型四大类。 2. 按疏水基 分为三类 把以Si-O-Si为主干的表面活性剂称为硅氧烷表面活性剂。 以Si-C-Si为主干的称为聚硅甲烯或碳硅烷表面活性剂。 以Si-Si为主干的称为聚硅烷表面活性剂。
元素
H
电负性
2.1
范德华半径/Pm
120
C-X键键长/Pm
111
C-X键键能/KJ•mlo-1
410
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F 4.0 135 139 452
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氟表面活性剂
5.1.1 氟表面活性剂的结构与性能 2. 氟表面活性剂的性能 (1)高化学稳定性及热稳定性 ②热稳定性 全氟烷基羧酸在硼硅酸盐玻璃上加热至400 ℃：无明显分
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氟表面活性剂
5.1.3 碳氟表面活性剂的应用 2.作为油类密封剂或油品挥发抑制剂 碳氟表面活性剂水溶液还可作为油类密封剂或油品挥发抑
制剂(其原理与轻水泡沫灭火剂相似)。 油类密封剂有两方面的用途：第一是可防止油类着火，预
防油类火灾；第二是阻止油类的挥发损耗。由于油类密封 剂是飘浮在油面上的，不损害油的组成，因而不影响油的 使用。 与轻水泡沫灭火剂不同的是，油类密封剂只在油面上形成 一层很薄的水膜，其用量极少，而且油类密封剂中省略了 起泡剂、泡沫稳定剂等许多成分，因而其组成非常简单， 成本更低。
在有机物氟化过程中，只有有机物的氢原子被氟原 子取化，其它一些官能团如酰基和磺酰基等仍保留。
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氟表面活性剂
5.1.2 碳氟表面活性剂的合成
3. 氟烯烃齐聚法 利用氟烯烃在非质子性溶剂中发生齐聚反应得到高
支叉低聚合度的全氟烯烃齐聚物。 最常用的是四氟乙烯齐聚法、六氟乙烯齐聚法和六
氟丙烯环氧齐聚法三种。
氟表面活性剂
5.1.2 碳氟表面活性剂的合成
2. 氟烯烃调聚法 利用全氟烷基碘等物质作为端基物调节聚合四氟
乙烯等含氟单体制得低聚合的含氟烷基调节物。 该法生成的全氟烷基碘由于全氟烷基的强吸电子
作用不易直接发生取化反应。 一般是将其于乙烯等烯烃发生加成反应使碘原子与
碳氢烷基相连，从而利用烷基碘原子的取代反应制 得各种碳氟表面活性剂。
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氟表面活性剂
5.1.3 碳氟表面活性剂的应用
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氟表面活性剂
5.1.3 碳氟表面活性剂的应用 1.水成膜泡沫灭火剂 在碳氟表面活性剂的诸多应用中，最引人注目的是作为水
成膜泡沫灭火剂的主要成分。 众所周知，水比油重，不能直接用于扑灭油类火灾。而当
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氟表面活性剂
5.1.4 新型碳氟表面活性剂
传统的碳氟表面活性剂主要是单链型的，目前双链碳氟表 面活性剂正引起人们极大的兴趣。 已报道的双链碳氟表面 活性剂主要有两类。
第一是双链均为含氟碳链 第二是双链分别为碳氟和碳氢链，常被称为杂交型（或混
杂型）表面活性剂(hybrid type surfactants)。
键。含氟烷基的工业化生产方法主要是电解氟化法、 氟烯烃调聚法和氟烯烃齐聚法。
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氟表面活性剂
5.1.2 碳氟表面活性剂的合成 1. 电解氟化法 电解氟化法是20世纪40年代由美国J.H.Simons研
制成功的。 将被氟化的物质溶解或分散在无水氟化氢中，在
低于8V的直流电压下进行电解。 电解过程中在阴极产生氢气，有机物在阳极被氟化。