一种氟碳阴离子表面活性剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氟碳阴离子表面活性剂，该阴离子表面活性剂结构中含有全氟烷基，其结构通式为式(I)所示，其中：Rf为C

【技术实现步骤摘要】
一种氟碳阴离子表面活性剂及其制备方法
本专利技术属于表面活性剂领域，特别涉及一种氟碳阴离子表面活性剂及其制备方法。
技术介绍
氟碳表面活性剂是指碳氢链中的氢原子全部或部分被氟原子取代所形成的表面活性剂，是迄今为止表面活性最高的一类特种表面活性剂，具有“三高，两憎”的特点，即高表面活性，高热稳定性，高化学稳定性，既憎水又憎油。1951年美国3M公司通过电解氟化技术合成出第一个氟碳表面活性剂，随后欧美日各国相继对氟碳表面活性剂的合成工艺进行了大量研究，并迅速占据了氟碳表面活性剂的消费市场。目前，美国3M和杜邦、英国ICI、法国Atochem、德国Hoechst和Bayer、瑞士Ciba-Geigy及日本旭硝子、大金和Neos等公司拥有80%以上的市场。氟碳表面活性剂可以如碳氢表面活性剂一样，分为离子型氟碳表面活性剂和非离子型表面活性剂。全氟辛酸盐和全氟辛基磺酸盐，即PFOS和PFOA，是两类曾经被广泛使用的氟碳阴离子表面活性剂，但近年的研究发现，此类表面活性剂是最难分解的有机污染物，对环境及生物造成极大的危害，其使用已经收到极大的限制；同时直链性表面活性剂还具有柔顺性比较差，Krafft点比较高，溶剂性表较差等不足。
技术实现思路
鉴于以上内容，本专利技术提供了一种氟碳阴离子表面活性剂及其制备方法。为达到上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种氟碳阴离子表面活性剂，其特征在于：其通式为：其中，）M为Li、Na、K、Rb、Cs、NH4中的一种；ii)R为-H或者芳香基团或者C1-C6一价烷基基团或者C1-C6二价末端取代烷基基团；iii）R1为C1-C6二价烷基基团；iv）Rf为C3-20全氟长碳链基团或C3-20主链中插入氧原子的全氟烷基或C3-20主链中插入硫原子的全氟烷基或C3-20末端有氢取代的全氟烷基。其进一步特征如下：所述C1-C6二价末端取代烷基基团为-H、-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3、-CH(CH3)CH3或-CH2CH2OH。所述C1-C6二价烷基基团为-CH2-、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-、-CH2CH2CH2CH2CH2-或-CH2CH2CH2CH2CH2CH2。所述Rf为C3-20全氟烷烃基。所述C3-20主链中插入氧原子的全氟烷基为-CF2OCF(CF3)2、-CF(CF3)OCF2CF3、-CF2CF2OCF2CF3、-CF(CF3)OCF(CF3)2、-CF2CF2OCFCF3OCF2CF3、-CF2CF(CF3)OCF(CF3)2、-CF2CF(CF3)OCF2CF2CF3、-CF2CF(CF3)OCF2CF2OCF2CF3、-CF2CF2OCF2CF2OCF2(CF3)2、-CF2CF(CF3)OCF2CF2OCF2(CF3)2、-CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3、-CF2CF2OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3、-CF2CF(CF3)OCF2CF2OCF2CF2CF3、-CF2CF2OCF(CF3)OCF2CF2OCF(CF3)2、-CF2CF2OCF(CF3)OCF2CF2OCF2CF2CF3、-CF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF(CF3)2、-CF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF(CF3)2、-CF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCFCF2CF3、-CF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)2或-CF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)2。所述C3-20主链中插入硫原子的全氟烷基为-CF2OCF(CF3)2-CF(CF3)OCF2CF3、-CF2CF2SCF2CF3、-CF(CF3)SCF(CF3)2、-CF2CF(CF3)SCF(CF3)2、-CF2CF2SCFCF3SCF2CF3、-CF2CF(CF3)SCF2CF2CF3、-CF2CF(CF3)SCF2CF2SCF2CF3、-CF2CF2SCF2CF2SCF2(CF3)2、-CF2CF(CF3)SCF2CF2SCF2(CF3)2、-CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF2CF2CF3、-CF2CF2SCF2CF(CF3)SCF2CF2CF3、-CF2CF(CF3)SCF2CF2SCF2CF2CF3、-CF2CF2SCF(CF3)SCF2CF2SCF(CF3)2、-CF2CF2SCF(CF3)SCF2CF2SCF2CF2CF3、-CF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF(CF3)2、-CF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF(CF3)2、-CF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCFCF2CF3、-CF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)2或-CF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)2。所述C3-20末端有氢取代的全氟烷基为-CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2H、-CF(CF3)CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2H、-CF(CF3)CF2CF2CF(CF3)CF2CF2CF2CF2CF2CF2H、-CF(CF3)CF2CF2CF(CF3)CF2CF2CF2CF2CF2H、-CF(CF3)CF2CF2CF(CF3)CF2CF(CF3)CF2CF2H、-CF2CF2CF2CF(CF3)CF2CF(CF3)CF2CF2H、-CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2H、-CF2CF2CF(CF3)CF2CF(CF3)CF2CF2H、-CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2H、-CF2CF(CF3)CF2CF2CF2CF2CF2H、-CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2H、-CF(CF3)CF2CF2CF2CF2CF2H或-CF2CF2CF2CF2CF2CF2H。一种氟碳阴离子表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：i）在氮气保护下，往反应釜中加入1.00摩尔份氨基醇，在0-100℃下，恒温搅拌并滴加1.10-1.50摩尔份全氟烃基取代甲酸或全氟烷基取代甲酸的衍生物，滴加完全，继续反应2~10h，减压蒸馏回收过量的氟化物和反应产生的甲醇，将反应釜放入真空干燥箱干燥过夜，得到含羟基的全氟酰胺。步骤i)中所述的氨基醇，其结构通式为（II）所示：其中，（1）R为-H或者芳香基团或者C1-C6一价烷基基团或者C1-C6二价末端取代烷基基团；（2）R1为C1-C6二价烷基基团；）将1摩尔份的步骤i)所得含羟基的全氟酰胺溶解或不溶解在非质子溶剂中，并冷却至0℃以下，剧烈搅拌并缓慢滴加1.05摩尔份的氯磺酸或氟磺酸，尾气用碱吸收，滴加完毕，升温至室温，并继续反应1h；往反应釜中加入适量冰水混合物，剧烈搅拌30min，分去水层，保留有机层；iii)往步骤ii）的有机层加入饱和碳酸盐或碳酸氢盐，直到没有气体产生，分去水层，有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氟碳阴离子表面活性剂，其特征在于：其通式为：

【技术特征摘要】
1.一种氟碳阴离子表面活性剂，其特征在于：其通式为：其中，）M为Li、Na、K、Rb、Cs、NH4中的一种；ii)R为-H或者芳香基团或者C1-C6一价烷基基团或者C1-C6二价末端取代烷基基团；iii）R1为C1-C6二价烷基基团；iv）Rf为C3-20全氟长碳链基团或C3-20主链中插入氧原子的全氟烷基或C3-20主链中插入硫原子的全氟烷基或C3-20末端有氢取代的全氟烷基。2.根据权利要求1所述的一种氟碳阴离子表面活性剂，其特征在于：所述C1-C6二价末端取代烷基基团为-H、-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3、-CH(CH3)CH3或-CH2CH2OH。3.根据权利要求1所述的一种氟碳阴离子表面活性剂，其特征在于：所述C1-C6二价烷基基团为-CH2-、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-、-CH2CH2CH2CH2CH2-或-CH2CH2CH2CH2CH2CH2。4.根据权利要求1所述的一种氟碳阴离子表面活性剂，其特征在于：所述Rf为C3-20全氟烷烃基。5.根据权利要求1所述的一种氟碳阴离子表面活性剂，其特征在于：所述C3-20主链中插入氧原子的全氟烷基为-CF2OCF(CF3)2、-CF(CF3)OCF2CF3、-CF2CF2OCF2CF3、-CF(CF3)OCF(CF3)2、-CF2CF2OCFCF3OCF2CF3、-CF2CF(CF3)OCF(CF3)2、-CF2CF(CF3)OCF2CF2CF3、-CF2CF(CF3)OCF2CF2OCF2CF3、-CF2CF2OCF2CF2OCF2(CF3)2、-CF2CF(CF3)OCF2CF2OCF2(CF3)2、-CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3、-CF2CF2OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3、-CF2CF(CF3)OCF2CF2OCF2CF2CF3、-CF2CF2OCF(CF3)OCF2CF2OCF(CF3)2、-CF2CF2OCF(CF3)OCF2CF2OCF2CF2CF3、-CF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF(CF3)2、-CF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF(CF3)2、-CF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCFCF2CF3、-CF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)2或-CF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)2。6.根据权利要求1所述的一种氟碳阴离子表面活性剂，其特征在于：所述C3-20主链中插入硫原子的全氟烷基为-CF2OCF(CF3)2-CF(CF3)OCF2CF3、-CF2CF2SCF2CF3、-CF(CF3)SCF(CF3)2、-CF2CF(CF3)SCF(CF3)2、-CF2CF2SCFCF3SCF2CF3、-CF2CF(CF3)SCF2CF2CF3、-CF2CF(CF3)SCF2CF2SCF2CF3、-CF2CF2SCF2CF2SCF2(CF3)2、-CF2CF(CF3)SCF2CF2SCF2(CF3)2、-CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF2CF2CF3、-CF2CF2SCF2CF(CF3)SCF2CF2CF3、-CF2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国术，李镇锋，陈亿新，王江兵，谢文健，陈新滋，
申请(专利权)人：江苏理文化工有限公司，江西理文化工有限公司，广州理文科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32