第41卷第8期 2011年8月
涂料工业
PAINT&COATINGS INDUSTRY
新型含氟表面活性剂的制备及其在含氟丙烯酸酯乳液聚合中的应用
徐于娇"，赵萌，李慧，陆雯2，粟小理”，韩哲文”
Vol.41No.8 Aug.2011
（1.华东理工大学材料科学与工程学院，上海200237：2.上海三爱富新材料股份有限公司，上海200241）
摘要：全氟辛酸盐（PFOA)类表面活性剂由于其优异的性能面被广泛应用，但也会对环境和人体造成危害，因此已经逐渐被限制和禁止使用。为了解决这一问题，本项目设计合成了满足当前环保要求的全氟已基乙酸盐类（APHA）表面活性剂，并对其结构和表面性能进行了研究，结果表明这类新型阴离子含氟表面活性剂的表面张力明显优于目前广泛使用的PFOA类表面活性剂。另外，以所制备的全氟已基乙酸铵作为含氟乳化剂，研究了甲基丙烯酸十二氟庚酯/甲基丙烯酸甲酯（DFHMA/MMA)的乳液聚合反应，通过对反应动力学、乳液粒径及乳液稳定性的研究，表明该含氟表面活性剂具有良好的乳化效果，能够作为PFOA的替代品使用。
关键词：含氟表面活性剂；表面张力乳液聚合；反应动力学
文章编号：0253-4312(2011)08001705
中图分类号：TQ630.4
文献标识码：A
ANovelFluorocarbon Surfactant:Synthesis andApplication in
Emulsion Polvmerization of PerfluoroalkvlMethacrvlates Xu Yujiao', Zhao Meng', Li Hui', Lu Wen'-2, Su Xiaoli?, Han Zhewen
(1. School of Material Science and Engineering, East China Unirersity of Science and Technology, Shanghai 200237, China; 2. Shanghai 3F Nee Materials Co. , Lud. , Shanghai 200241, China)
Abstract:Perfluorooctanoic acid (PFOA) has been widely used in many industrial and consumer prod-ucts beause of its outstanding performauce, but was restricted to be used gradually due to its harzardous effect on human body and enviroment.Novel environmental friendly fluorocarbon surfactants, ammonium perfluorohexyl acetate(APHA) and sodium pefluorohexyl acetate were synthesized and characterized. The results showed that this anionie fluorocarbon surfactants had better surface properties than PFOA. The emul sion polymerizations of DFHMA/MMA using APHA and APHA/SDS as emulsifiers were investigated in terms of reaction kinetics, particle size and stability of emulsion. The results indicated that the surfactant had ex-cellent emulsifying properties, and could be used as alternative of PFOA.
Key Words:fluorocarbon surfactant; surface tension; emulsion polymerization; kinetics
丙烯酸氰烷基酯类聚合物由于具有优异的耐候性、化学稳定性、耐水性、耐油性和自清洁性等卓越的性能，引起了人们的极大兴趣，并在诸多如涂料、织物整理和皮革涂饰等领域得到广泛应用1-3]。丙烯酸氟烷基酯类聚合物通常以丙烯酸氟烷基酯单体和其他不含氟单体采用乳液共聚合的方法来制备[4-6)，但含氟丙烯酸酯单体具有极度疏水的特性，在水中难以分散，乳液聚合时需要使用含氟乳化剂。
全氟辛酸类表面活性剂（PFOA)是含氟单体乳液聚合时应用最多的一类含氟表面活性剂，但近期的研究发现，PFOA 难以在自然环境中降解，并具有很高的生物累积性，容易积聚在人类及动物组织内并造成毒害，已陆续遭到世界各国环保
【基金项目】科技部国际合作项目2010DFB70470
组织的禁用[7-9]。因此，开发新的符合环保要求的含氟表面活性剂用于替代PFOA刻不容缓。
目前PFOA替代品开发的主要思路是降低全氟碳链中含氟碳原子数目，从而降低其生物累积性，但若表面活性剂中疏水链段较短，则其表面性能不理想。为解决这一间题，本项目设计合成了全氟已基乙酸盐类表面活性剂，同PFOA类表面活性剂相比，碳原子数相同但含氟碳原子的数目降低至6，使得该表面活性剂既具有优异的表面性能同时也满足了当前的环保要求。将所制备的全氟已基乙酸铵用作含氟丙烯酸酯乳滤聚合的乳化剂，通过对乳液聚合动力学、乳减粒径及稳定性的研究，考察了该含氟乳化剂在实际应用中的性能。
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探索开发