[发明专利]一种双子型全氟醚类表面活性剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种双子型全氟醚类表面活性剂，包括以下结构:其中，R₁和R₃各自独立地选自碳原子数2‑7的直链或支链的全氟醚链和全氟多醚链；R₂选自碳原子数2～12的直链或支链的烃基或醚基以及邻位、间位或对位的芳香基团；R₄和R₅各自独立地选自碳原子数2～5的直链或支链的烃基或芳香基团；R₆和R₇各自独立地选自O或NR₈，R₈选自H或碳原子数1～3的烃基，X选自卤素。同时，本发明还公开了上述双子型全氟醚类表面活性剂的制备方法。本发明提供的双子型全氟醚类表面活性剂具有良好的可降解性能和较低的毒性，能够有效解决现有碳氟表面活性剂存在的生物蓄积性和毒性高的问题。

技术领域

本发明属于表面活性剂技术领域，具体涉及一种双子型全氟醚类表面活性剂及其制备方法。

背景技术

碳氟表面活性剂作为新一类的特种表面活性剂开始成为化工表面活性剂领域研究的热点，传统碳氟表面活性剂是指疏水链上的氢原子部分或全部被氟原子取代，这类化合物同时具有“憎水”“憎油”的功能，因此含氟表面活性剂主要应用于消防泡沫灭火、工业、农业、机械、纺织、医药等领域，有着不可替代的作用，享有“工业味精”的誉称。

传统的表面活性剂由一个末端亲水性基团和一个疏水性基团组成，而孪连表面活性剂(Gemini surfactant或Geminis)由两个或两个以上的亲水性尾部基团、两个或两个以上的疏水性头部基团和一个桥联基团通过共价连接而成，又称双子型表面活性剂。与传统碳氢表面活性剂相比，双子型表面活性剂具有较低的临界胶束浓度(CMC)、C₂₀值很小、多种团聚体结构等特点，由于这些独特的性质，它们表现出更好的润湿、较低的表面张力等性能，其水溶液也具有特殊的相行为和流变性，而且其形成的分子有序的组合体具有一些特殊的性质和功能，已引起学术界和工业界的广泛兴趣和关注。

Gemini型碳氟阳离子表面活性剂作为一种新型表面活性剂而受到人们的广泛关注。这些表面活性剂不仅在亲水性头基团之间有较小的排斥作用，而且在界面上的排列更加紧密，大大降低了表面和界面的张力。然而Gemini型碳氟阳离子表面活性剂在降解过程中易生成长链的全氟烷基化合物，难以发生进一步降解并且在生物体中蓄积，具有一定的生物毒性。

直到最近十年，人类才认识到全氟辛酸(PFOA)、全氟辛磺酸(PFOS)和其他像PFAAs这种全氟烷基链(C8)的含氟表面活性剂在全球环境中的广泛存在，由于它们在环境中的持久性和在动物和人体内积累的高趋势，引起了巨大的环境和毒性关注。因此，3M公司在2000年宣布在全球范围内逐步淘汰长链PFAAs，PFOS已于2009年5月被列入《斯德哥尔摩公约》持久性有机污染物(pop)名单，导致全球限制其生产。PFOA在2019年5月被列入《斯德哥尔摩公约》附件A而禁止使用。由于全氟烷基表面活性剂具有一系列独特的性质，极低的表面张力和高疏水/油性，使它们在先进的技术应用中难以替代，因此，迫切需要更换这些碳氟表面活性剂，以符合更高的环境可持续性标准和日益严格的法律规范，设计新型含氟表面活性剂的一个更绿色、更有效、更长期、更可持续的策略是势在必行的。

发明内容

针对现有全氟烷基链的表面活性剂存在生物蓄积性和毒性高的问题，本发明提供了一种双子型全氟醚类表面活性剂的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种双子型全氟醚类表面活性剂，包括以下结构: