含氟表面活性劑的性質(zhì)

與烴類表面活性劑一樣，含氟表面活性劑也有陰離子、陽離子、非離子及兩性等多種類型，其含有的親溶劑性基團，除水外幾乎對所有溶劑都顯示表面活性。普通烴類表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)由兩部分組成：即碳氫烷基(疏水基)和極性基團(親水基)。氟表面活性劑有類似的分子結(jié)構(gòu)，只是碳氫烷基由氟碳烷基所代替，極性基則大致相同。

氟表面活性劑的獨特性能很大程度上依賴于疏水基的氟碳鏈結(jié)構(gòu)，因此含氟表面活性劑經(jīng)常應(yīng)用于傳統(tǒng)的表面活性劑所不能應(yīng)用的特殊領(lǐng)域。現(xiàn)將含氟表面活性劑的特殊性能敘述如下。

良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性

氟原子電負性大、直徑小，C—F鍵能高、鍵長短，C—C鍵因氟原子的屏蔽作用而得到保護，以及穩(wěn)定性很高的全氟烷基的存在，使其保持高度的穩(wěn)定性，因而使氟碳表面活性劑具有很高的熱穩(wěn)定性，耐酸性、高濃度堿性和強氧化劑等化學(xué)性能穩(wěn)定；而在這些介質(zhì)中無氟的表面活性劑是無法使用的。

氟表面活性劑可以在300℃以上條件下使用，如在硼砂玻璃上將全氟烷基羧酸加熱到400℃，并無明顯分解，但加熱到550℃會分解出全氟烯烴及其它產(chǎn)物如氟化氫、二氧化碳等。而相應(yīng)的全氟烷基羧酸鹽較其相應(yīng)全氟烷基羧酸易受熱而分解，熱分解溫度在150~400℃范圍。無水狀態(tài)下的全氟烷基磺酸熱穩(wěn)定性較好，如無水全氟辛基磺酸加熱到400℃，3h后才有少量分解產(chǎn)物被儀器檢測出來，加熱到500℃才會大量分解。全氟烷基磺酸鹽熱穩(wěn)定性也較好，單比相應(yīng)的全氟烷基磺酸稍差一點。

高表面活性

由于含氟表面活性劑具有特別低的表面自由能，因此它與大多數(shù)有機溶劑都缺乏親合性，使它在有機溶劑中具有很高的表面活性能。而氟碳鏈之間較弱的相互作用使含氟表面活性劑在水中也呈現(xiàn)很高的表面活性。

由于含氟表面活性劑的高表面活性，使其在實際應(yīng)用中使用濃度很低，用量很少。含氟表面活性劑可與很多不含氟的表面活性劑配合使用。由于協(xié)同效應(yīng)，不僅增強使用效果，而且使含氟表面活性劑的使用總量降低。無論成膜材料使用的是乳膠，分散體或者是水還原性樹脂，還是無溶劑或者溶劑性樹脂，含氟表面活性劑的使用濃度為0.05%左右即可達到很好的使用效果，幾乎可以應(yīng)用于所有的配方體系。

優(yōu)良的憎水、憎油性

由于含氟表面活性劑中的全氟碳鏈，C—F鍵的鍵能大，極化率小，鍵距短。碳氫鏈剛直無柔順性，內(nèi)聚能小，與極性分子的作用力弱，顯示出明顯的憎水憎油性。因此賦予含氟表面活性劑卓越的憎水、憎油性。

表1對含氟、含硅以及碳氫表面活性劑的性能做了簡單的對比。

氟表面活性劑的毒性

盡管單質(zhì)氟和離子性氟化物具有很強的毒性，但氟表面活性劑的毒性卻很低或極低，對環(huán)境污染較小。而且在通常情況下氟表面活性劑的用量僅為碳氫表面活性劑用量的1/10~1/100，因此，只要使用得當，是不會引起中毒的，對環(huán)境的污染也很輕微。