氟碳表面活性剂成分的分析.ppt

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1、 表面活性剂的基本概念（简介）碳氟表面活性剂的性质,分类和用途（简介）氟碳表面活性剂的成份分析氟碳表面活性剂 能以极低的浓度显著地降低溶剂的表面张力的一类物质称为表面活性剂。氟碳表面活性剂是特种表面活性剂中最重要的品种，指碳氢表面活性剂的碳氢链中的氢原子全部或部分被氟原子取代，即氟碳链代替了碳氢链，因此表面活性剂中的非极性基不仅有疏水性质而且独具疏油的性能。氟碳表面活性剂分为阴离子、阳离子、非离子、两性氟碳表面活性剂，以及其他类型的氟碳表面活性剂如含硅氟碳表面活性剂、混杂型表面活性剂、长链型表面活性剂和无亲水基氟碳表面活性剂等。氟碳表面活性剂广泛应用于合成洗涤剂、化妆品、食品、橡胶、塑料、油墨

2、等诸多行业。在感光材料中，主要用作润湿剂、乳化剂、抗静电剂等。氟碳表面活性剂的成份分析 定性分析 在鉴定之前应去除干扰物，定性方法主要有以下几种：1.离子型表面活性剂（1）电解法：用5%的表面活性剂水溶液，以铜作电极，在45V电压下电解。如果表面活性剂离子在阳极附近沉降而形成粘性层则是阴离子表面活性剂；反之则是阳离子表面活性剂。该法耗时较长，不常使用。（2）用已知离子性的表面活性剂来判定：当表面活性剂离子遇到带相反电荷的表面活性剂离子时，能相互作用而失去亲水性而产生沉淀。对离子型表面活性剂一般用1%的浓度就可以了。（3）用电荷相反的染料离子判定：当用离子性染料与带相反电荷的染料离子结合形成络合

3、物，使染料的亲水性降低，并产生颜色变化。由于染料离子的颜色于染料离子表面活性剂络合物的颜色明显不同，由此可判断是否有络合物生成。2.非离子型表面活性剂 浊点试验：在室温时非离子表面活性剂在水中溶解度较大，易与水混溶。当溶有一定量非离子表面活性剂溶液的温度升到一定值后，溶液突然变混浊，刚开始变混浊的温度称为浊点。即浊点表示非离子表面活性剂的溶解度随温度上升而突然下降的温度。在浊点时，非离子表面活性剂在水溶液中析出，分为水在表面活性剂中的溶液和表面活性剂在水中的溶液的两相共存体系。3.两性表面活性剂 酸性橙II法试验，酸性橙II染料与两性及阳离子表面活性剂能生成1:1的络合物，在pH为12时，两者

4、均可被氯仿萃取出来。当pH在35时只有阳离子表面活性剂的络合物被萃取出来。本法可定性区别两性或阳离子表面活性剂。4.仪器鉴定法 如果样品是单一而且纯净的物质，用IR法可以快速、简便、准确的进行定性。薄层色谱法（TLC）也被用作定性的有效手段。其它仪器比如核磁共振、元素分析等，也可以用来对氟碳表面活性剂进行定性。定量分析 1.氟碳表面活性剂的化学分析法 (1)硝酸钍滴定法：样品经氧瓶或其它法分解后，有机氟转变为氟化氢，在一定酸度下，用硝酸钍标准溶液滴定。该法终点不够明显，对pH控制要求比较严格，而且干扰物质多。因此，近年来对有机氟化物经分解转变成无机氟离子后多采用氟离子选择电极法进行分析。(2)

5、氟离子选择电极法：用离子选择性电极进行测定的优点是快速、灵敏、简便。由于电极对待测离子有选择性响应，因此可避免分离干扰离子的麻烦，对于不透明溶液和某些粘稠液也可直接测量。2.仪器分析法 色谱法是定量分析最常用的工具，是一种分离技术，试样混合物的分离过程也就是试样中各组分在称之为色谱分离柱中的两相间不断进行着的分配过程。其中的一相固定不动，称为固定相；另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体（气体或液体），称为流动相。当流动相中携带的混合物流经固定相时，其与固定相发生相互作用。由于混合物中各组分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移动，混合物在两相间经过反

6、复多次的分配平衡，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次序由固定相中流出。与适当的柱后检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测。高效液相色谱（HPLC）在碳氢表面活性剂分析方面已经相当成熟，比如已经成功分析的阴离子有：烷基硫酸钠、ABS按烷基碳数分布分离、萘磺酸甲醛缩合物、N-酸化肌氨（谷）酸盐；阳离子有：烷基苄基二甲基铵盐和烷基吡啶盐、烷基苄基铵盐、烷基聚氧乙烯胺；两性表面活性剂有：2-羟基3-磺基丙基二甲基铵和磺基丙基二甲基烷基铵；非离子表面活性剂有：甘油酯、脂肪酸失水山梨醇酯、脂肪酸醇酸胺、烷基酚聚乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪酸聚氧乙烯酯等。凝胶渗透色谱（GPC）主要分析非

7、离子活性剂，如分离EO加合型非离子活性剂的EO加合摩尔数，分离聚乙二醇、多元醇脂肪酸酯型乳化剂等。虽然色谱法在测定表面活性剂含量方面有巨大的优势，但对成千上万种特别是氟碳表面活性剂而言，还有很多种分析方法有待开发。相反，化学分析法虽然麻烦，但通用性强，目前仍然是不可替代的分析手段。3.结构分析 在进行结构分析之前，需要从试样中分离出活性剂成分，然后用前述方法进行离子类型的定性，再上机用IR、NMR测定出谱图，与标准谱图对照，一般可以确定出表面活性剂是阴离子、阳离子或非离子活性剂。两性活性剂的标准谱图相对较少。紫外可见光 只能对含有不饱和双键、带芳香烃等发色团的物质进行鉴定。而不能鉴定饱和物质，

8、因为饱和单键不吸收紫外区射线，也不能鉴别结果相似的同分异构体物质。红外光谱 红外光谱法简便、迅速，是活性剂结果解析最有用的手段，应用很广。如果样品的纯度足够，得到的红外谱图与标准谱图对照后，可以得到相当精确的结果。核磁共振 核磁共振（NMR）谱，特别是包括1H、19F、13C的核磁共振谱，是有机化合物结构解析中极为重要的手段。经过红外光谱和元素分析确定化合物的分子式和主要官能团之后，再由NMR就可以进一步确定分子的结构。在氟碳表面活性剂分析方面，NMR可以做以下工作：（1）测定与氢原子关系密切的烷基链长度（即碳原子数）（2）确定烷基链是否支化或支化程度。（3）确定孤立双链数及其位置。（4）测定某些表面活性剂亲水基的位置。（5）对聚氧乙烯型化合物能够快速有效地测定环氧乙烷（EO）平均加成摩尔数。（6）测出芳核信号，确定苯环上的取代情况。（7）测定非离子表面活性剂的HLB值。（8）分析表面活性剂化合物比例。如果两个成分的主要信号不重叠，那么无须分离就可测出化合物祖父的含量比例。总结 成份分析 对一个未知的氟碳表面活性剂，首先要确定它的离子类型，可以先用化学方法，再用红外或核磁共振进行确认。然后测定其活性成份，如果必要，还可以用化学法测定它的氟含量，但操作麻烦，用色谱测定其主含量，但需要标准样品和建立合适的分离方法。