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知识点 ! 氟碳表面活性剂的结构、性能特点及在工业清洗中的应用

       氟碳表面活性剂具有特殊的氟碳结构,由于氟离子电负性超强的缘故,使得氟碳表面活性剂具有高耐热稳定性和高化学稳定性。氟碳表面活性剂分子间范德华力小,表面活性剂分子从水溶液中移至溶液表面所需的张力小, 导致表面活性剂分子在溶液表面大量的聚集, 形成强烈的表面吸附, 而这类化合物不仅对水的亲和力小, 而且对碳氢化合物的亲和力也较小,所以造成溶液的表面张力超级低,具有非常高的表面活性。氟碳链属于疏水疏油结构。概括讲,含氟表面活性剂具有“三高两憎”的特性,即高表面活性、高耐热稳定性及高化学稳定性;憎水、憎油。

       了解下氟碳表面活性剂的结构。碳氢表面活性剂中的C-H链上的H原子被F原子取代即成为碳氟表面活性剂。碳氢链中的氢原子全部被氟取代的称为全氟表面活性剂, 部分被氟取代的称为部分氟表面活性剂。 一般全氟的表面活性剂化学性能优越于部分氟碳表面活性剂,所以目前应用较多的是全氟表面活性剂。

        

        氟碳表面活性剂的结构、分子量、含氟或改性基团不同都会导致其性能上的差异。与普通表面活性剂类似, 含氟表面活性剂依其结构可分为阴离子型、阳离子型、非离子型以及两性离子型4种类型 。

       由于含氟表面活性剂具有 “三高两憎” 的特性,这就决定了它在很多领域里具有其他类型表面活性剂无法比拟的应用优势。下面以在工业清洗领域为例,介绍含氟表面活性剂在电子清洗行业,电镀前处理清洗行业的应用。

       一、电子清洗剂。

       早期的电子产品清洗剂主要是以溶剂为主,如溶剂油,含氯溶剂,芳香类溶剂等。此类清洗剂有清洗速度快、清洗干净等优点,但是此类清洗溶剂不环保,不安全,使用环境差。因此溶剂型清洗剂逐渐退出舞台,水溶性清洗剂的应用研发迫在眉睫。

      溶剂型清洗剂和水性清洗剂具有很大的不同。溶剂型清洗剂表面张力低,渗透性好,对油污的溶解性好;以水基清洗剂替代溶剂型清洗剂,那么首先就要从清洗剂的表面张力、渗透性、乳化性这三个方面考虑其性能。氟碳表面活性剂可以使水基清洗剂的表面张力降低到20 mN/m以下,使得水基类清洗剂很好地附着在油层上面,增加接触润湿表面,从而使表面活性剂逐渐润湿、渗透、乳化油层,达到清洗的效果。

       二、电镀前处理清洗剂。

       电镀前处理的清洗,基本分为除油、除蜡、脱脂、除锈、粗化等程序。此类大部分清洗剂的体系都为碱性或者酸性,如碱性电解除油,主体物质为氢氧化钠,五水偏硅酸钠和碳酸钠,为强碱性液体。在使用过程中,如果加入一般的表面活性剂则会出现浑浊、泡沫大、稳泡的情况,这不仅会影响除油效果,也会影响工作环境。如果在工作液中加入一定量的氟碳表面活性剂,如CZ-89,电流密度控制在5 A/dm2左右,1分钟内即可除去黄铜表面的油污及抛光膏,,而且在电解液表面形成稳定的泡沫层,此泡沫层不会随着时间的推移而加厚,亦具有一定的消泡功能,可以抑制碱雾的溢出,改善工作环境。经过此工艺处理的电镀镍、铬件, 结合力好, 经反复折曲试验直至折断, 镀层仍不剥落。

      在除锈和粗化过程中,通常会加入一部分表面活性剂,一是使得除锈和粗化过程中更加均匀,不会造成局部蚀刻过度现象;二是可以抑制酸雾的溢出,营造良好工作环境,减少有效成分的挥发;三是可以防止部分工件除油不干净,造成局部液体不能侵蚀或者侵蚀比较慢,加入表面活性剂可以达到除油的效果。但是传统的表面活性剂耐强酸性比较差,会产生分解、分层等现象,不能保持原有的特性。如果在这种体系中加入氟碳表面活性剂,一般添加量控制万分之一以下,就使得溶液具有很好的稳定性,在溶液表层形成比较稳定的超薄封闭层,抑制酸雾的挥发,增加溶液的渗透性和表面的润湿性,使得工作处理比较均匀,光泽亮丽。

       相对于氟碳表面活性剂炔二醇表面活性剂属于双子表面活性剂,它具有优异的动态润湿性和低泡性,在清洗剂行业也有重要的应用,尤其在精密切割加工产业。


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