專利名稱：一種以水為溶劑連續法化學合成全氟表面活性劑方法
一種以水為溶劑連續法化學合成全氟表面活性劑方法技術領域
本發明屬于精細化學及消防滅火溶劑技術，特別涉及一種以水為溶劑連續法化學合成全氟表面活性劑的方法。
背景技術：
含氟表面活性劑主要由電化法、齊聚法、調聚法三種方法合成制造，其中全氟辛基磺酸鹽(PF0Q是由電化法合成制備的，而PFOS可能具有下列特性1、持久性研究含氟表面活性劑的半衰期、生物降解性能。
2、生物累積性試驗研究含氟表面活性劑在有機生物體內聚積。
3、毒性使老鼠急性、亞慢性和慢性接觸及猴子亞慢性接觸含氟表面活性劑，以及對老鼠的兩代研究可以得出該物質毒性的證據。
4、遠距離傳輸含氟表面活性劑是否具有遠距離環境傳輸的能力及污染范圍。
瑞典根據《斯德哥爾摩公約》向聯合國提出了禁止使用PFOS的建議，以便于減少持久性有機污染物的排放。同時，瑞典還向歐洲委員會提出希望將PFOS納入國家性的禁止法令中。國際“關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約審查委員會”已召開會議，審議將包括PFOS在內的五種化合物列入《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》(簡稱POPs 公約)。一旦PFOS被列入該公約，PFOS及其衍生物的使用將被全面封殺，在全球范圍內遭遇限制使用，直至完全禁用。PFOS已經被列為持久性有機污染物黑名單。
我國水成膜泡沫滅火劑的研究和推廣起步較晚，被我國消防界認識和接受并大量使用大約只有10年時間，但使用量卻逐年增加，1995年全國水成膜泡沫滅火劑使用量每年在500噸左右，而2006年的使用量在6000噸左右，并且不少行業如中國石化、中國石油等集團公司均發文明確規定新上項目必須使用水成膜泡沫滅火劑。
然而我國目前將近50家水成膜泡沫滅火劑生產廠家中有超過40家廠是使用全氟辛基磺酸鹽(PFOS)，況且其余不到10家生產廠也只是使用進口的產品。目前國內氟表面活性劑的生產主要是PFOS類氟碳表面活性劑的生產。
我國作為《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》的簽約國，也積極行動起來，研究我國PFOS使用情況及相應對策，PFOS的禁用在消防中勢在必行，并積極研究新的替代產品及技術。
有鑒于此，尋求一種以水為溶劑連續法化學合成全氟表面活性劑方法成為該領域技術人員的追求目標。發明內容
本發明的任務是提供一種以水為溶劑連續法化學合成全氟表面活性劑方法，它克服了上述現有技術所存在的缺點，避免了傳統以甲苯等為溶劑造成三廢污染問題，實現了環保生產的目標，避免了以甲苯等為溶劑與胺反應合成后蒸餾去除溶劑的工藝，實現了安全生產的目標，降低了成本。
本發明的技術解決方案如下一種以水為溶劑連續法化學合成全氟表面活性劑方法，以全氟烷基磺酰氯為起始原料，以水為溶劑，加入鹵化氫捕捉劑，與N，N-烷基丙二胺反應，反應溫度40°C 80°C，反應時間8 16小時；無需蒸餾溶劑，無需降溫；直接加入氯乙酸鈉水溶液經過反應；反應溫度為80°C 110°C，反應時間為10 M小時；反應完成后直接稀釋，配制成溶液，無需后處理。
一種按上述方法制備的水成膜泡沫滅火劑，泡沫液的配方組分含量以重量百分比計為全氟烷基甜菜堿3% 8%，碳氫表面活性劑發泡1型6% 10%，碳氫表面活性劑發泡2 型2% 6%，泡沫穩定劑5% 15%，防腐劑0. 1% 1%，尿素0. 2% 1%，水60% 80%。
所述泡沫液的配方組分含量以重量百分比計為全氟烷基甜菜堿5%，碳氫表面活性劑發泡1型6%，碳氫表面活性劑發泡2型4%，泡沫穩定劑8%，防腐劑0. 2%，尿素0. 8%，水 76%。
所述泡沫液的配方組分含量以重量百分比計為全氟烷基甜菜堿8%，碳氫表面活性劑發泡1型8%，碳氫表面活性劑發泡2型2%，泡沫穩定劑15%，防腐劑0. 5%，尿素0. 2%，水 66. 3%ο
所述泡沫液的配方組分含量以重量百分比計為全氟烷基甜菜堿3%，碳氫表面活性劑發泡1型10%,碳氫表面活性劑發泡2型3%，泡沫穩定劑5%，防腐劑0. 3%，尿素1%，水 77. 7%ο
所述泡沫液的配方組分含量以重量百分比計為全氟烷基甜菜堿6%，碳氫表面活性劑發泡1型7%，碳氫表面活性劑發泡2型6%，泡沫穩定劑13%，防腐劑1%，尿素0. 8%，水66. 2%ο
本發明的方法作為全氟烷基甜菜堿的化學合成方法，以全氟烷基磺酰氯為起始原料，以水為溶劑，加入鹵化氫捕捉劑，與N，N-烷基丙二胺反應，反應完不經處理，直接加入氯乙酸鈉水溶液經過反應后制得。
本發明的一種以水為溶劑連續法化學合成全氟表面活性劑方法的優點是避免了傳統以甲苯等為溶劑造成三廢污染問題，實現了環保生產的目標，避免了以甲苯等為溶劑與胺反應合成后蒸餾去除溶劑的工藝，實現了安全生產的目標，降低了成本。產品經質譜分析確證了其結構，0. 1%及0. 05%溶液的表面張力達到16達因/厘米，經滅火試驗證實可在水成膜泡沫滅火劑廣泛使用。


圖1是按本發明的一種以水為溶劑連續法化學合成全氟表面活性劑方法制得全氟表面活性劑產品的試樣圖。
具體實施方式
工業上用五氟碘乙烷作調聚劑，以四氟乙烯作調聚單體，在過氧化物引發劑作用下進行調聚反應，最終產物為全氟碘代烷。全氟碘代烷通過各類反應即可制取各種類型的氟碳表面活性劑。調聚法的最大優點是能合成中間體全氟碘代烷，并進一步轉化為另一重要中間體全氟醇，從此出發可合成各種類型的氟碳表面活性劑。制造含氟化合物所使用的第二個主要生產工藝是調聚反應，該工藝由杜邦公司的其他機構研發，目前正被用來合成含氟調聚物基產品。這些產品不含有PFOS及其衍生物，也不含有PF0A。因此，PFOS以及含氟調聚物基化合物的副產品都不會被生產出來。
調聚反應是在自由基聚合催化劑的作用下，調聚劑(又稱端基物)與不飽和雙鍵單體發生加成聚合反應。調聚反應過程如下紫外線輻射
權利要求
1.一種以水為溶劑連續法化學合成全氟表面活性劑方法，其特征在于以全氟烷基磺酰氯為起始原料，以水為溶劑，加入鹵化氫捕捉劑，與N，N-烷基丙二胺反應，反應溫度 40°C 80°C，反應時間8 16小時；無需蒸餾溶劑，無需降溫；直接加入氯乙酸鈉水溶液經過反應；反應溫度為80°C 110°C，反應時間為10 M小時；反應完成后直接稀釋，配制成溶液，無需后處理。
2.一種按權利要求1所述方法制備的水成膜泡沫滅火劑，其特征在于，泡沫液的配方組分含量以重量百分比計為全氟烷基甜菜堿3% 8%，碳氫表面活性劑發泡1型6% 10%，碳氫表面活性劑發泡2 型2% 6%，泡沫穩定劑5% 15%，防腐劑0. 1% 1%，尿素0. 2% 1%，水60% 80%。
3.根據權利要求2所述的水成膜泡沫滅火劑，其特征在于，所述泡沫液的配方組分含量以重量百分比計為全氟烷基甜菜堿5%，碳氫表面活性劑發泡1型6%，碳氫表面活性劑發泡2型4%，泡沫穩定劑8%，防腐劑0. 2%，尿素0. 8%，水76%。
4.根據權利要求2所述的水成膜泡沫滅火劑，其特征在于，所述泡沫液的配方組分含量以重量百分比計為全氟烷基甜菜堿8%，碳氫表面活性劑發泡1型8%，碳氫表面活性劑發泡2型2%，泡沫穩定劑15%，防腐劑0. 5%，尿素0. 2%，水66. 3%。
5.根據權利要求2所述的水成膜泡沫滅火劑，其特征在于，所述泡沫液的配方組分含量以重量百分比計為全氟烷基甜菜堿3%，碳氫表面活性劑發泡1型10%，碳氫表面活性劑發泡2型3%，泡沫穩定劑5%，防腐劑0. 3%，尿素1%，水77. 7%。
6.根據權利要求2所述的水成膜泡沫滅火劑，其特征在于，所述泡沫液的配方組分含量以重量百分比計為全氟烷基甜菜堿6%，碳氫表面活性劑發泡1型7%，碳氫表面活性劑發泡2型6%，泡沫穩定劑13%，防腐劑1%，尿素0. 8%，水66. 2%。
全文摘要
本發明涉及一種以水為溶劑連續法化學合成全氟表面活性劑方法，以全氟烷基磺酰氯為起始原料，以水為溶劑，加入鹵化氫捕捉劑，與N，N-烷基丙二胺反應，反應溫度40℃～80℃，反應時間8～16小時；無需蒸餾溶劑，無需降溫；直接加入氯乙酸鈉水溶液經過反應；反應溫度為80℃～110℃，反應時間為10～24小時；反應完成后直接稀釋，配制成溶液，無需后處理。本發明還涉及一種按上述方法制備的水成膜泡沫滅火劑，其中全氟烷基甜菜堿3%～8%，碳氫表面活性劑發泡1型6%～10%，碳氫表面活性劑發泡2型2%～6%，泡沫穩定劑5%～15%。本發明的優點是避免了傳統以甲苯等為溶劑造成三廢污染問題，實現了環保生產的目標，降低了成本。
文檔編號C07C303/40GK102491923SQ201110359550
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者吳琪, 張 杰, 徐泉鴻, 王維忠, 趙振江 申請人:上海威騰化工科技發展有限公司