[发明专利]一种季铵盐型氟硅阳离子表面活性剂及其合成方法

说明书

一种季铵盐型氟硅阳离子表面活性剂及其合成方法，该合成方法以易降解、低毒含氟化合物C₆F₁₃SO₂F为原料，首先与N‑甲基烯丙胺进行双分子亲核取代（SN2）反应制备NSF6，然后NSF6依次与含氢硅油（PMHS）和N，N‑二甲基烯丙胺（DAEMA）进行硅氢化反应，最后再与CH₃I进行季铵化反应合成氟硅阳离子表面活性剂PSF6DI。本发明提供了一种制备季铵盐型氟硅阳离子表面活性剂的方法，该表面活性剂与传统氟碳表面活性剂相比，在保持较高的表面活性的同时，还具有较好的水溶性及生物降解性，既安全又环保。

技术领域

本发明涉及一种季铵盐型氟硅阳离子表面活性剂及其合成方法。

背景技术

氟硅阳离子表面活性剂是在氟碳表面活性剂和有机硅表面活性剂基础上发展起来的一种新型表面活性剂，其有机结合了氟碳表面活性剂和有机硅表面活性剂的优点，因而不仅具有含氟材料的较低的表面能和耐候、耐老化、耐溶剂等优异性能，而且还兼有有机硅材料的耐热性、耐寒性等优异性能；同时还具有其他类型表面活性剂无法代替的抗静电、杀菌和柔软等独特性能，因而在航天航空、汽车、电子、液晶、油田、纺织、橡胶及建材等领域都具有广泛的应用前景。

李婷以含氟含氢聚硅氧烷（FPHMS）、端环氧基烯丙基聚氧乙烯醚（APEE）、三乙醇胺等为原料，经硅氢加成、环氧基氨解开环反应，制得一种新型阳离子氟硅表面活性剂（QAFS）。结果表明：QAFS水溶液的临界胶束浓度（cmc）为0.298g/L，cmc处表面张力（γ_cmc）为27.74mN/m；质量分数为0.5%的QAFS水溶液发泡力为1.93，5min稳泡性为0.821。

目前，C₈类全氟直链烷烃如全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)及其衍生物，因具有良好的热稳定性和化学稳定性而在含氟表面活性剂领域中得到广泛的应用。但是经过长期研究发现，PFOS和PFOA及其二者衍生物在环境中极难降解，具有高度生物累积性、多种毒性以及可远距离环境迁移等缺点，鉴于其对环境的持续危害，斯德哥尔摩公约已将其列为持久性有机污染物(POPs)，国际上已经开始采取各种措施禁止或者限制该类产品的使用并寻找新的替代品。

相关文献报道已表明，可通过缩短氟碳链的“有效长度”（通常为C₄～C₆）或者在氟碳链中插入N、O等杂原子的方法，使含氟表面活性剂不仅在保持良好的表面活性的同时，而且也具有良好的降解性，从而使其对环境的危害大大降低。

发明内容

本发明其目的就在于提供一种季铵盐型氟硅阳离子表面活性剂及其合成方法，解决了现有表面活性剂存在在环境中极难降解，具有高度生物累积性、多种毒性以及可远距离环境迁移的问题。

为实现上述目的而采取的技术方案是，一种季铵盐型氟硅阳离子表面活性剂，该化合物的结构式为：

其中R_f 为：C₆F₁₃SO₂；Me为CH₃；x和y均为正整数。

所述的季铵盐型氟硅阳离子表面活性剂在水溶液中的最低表面张力为19.8～32.1mN/m，临界胶束浓度为0.07～0.14g/L。

一种季铵盐型氟硅阳离子表面活性剂的合成方法，该合成方法包括如下步骤：