环境安全的新型氟碳表面活性剂的设计、合成与性质研究

The characteristics of the persistent organic pollutants and the potential risk of human health and ecological environment are caused by the high biological accumulation and toxicity of perfluorooctane sulfonate (PFOS) and perfluorooctanoic acid (PFOA).The European Parliament and the United States Environmental Protection Agency issued the PFOS ban and PFOA Stewardship Program independently, which caused great impact on China's related industries. Research and development of high efficiency, economy and environmental friendly fluorinated-surfactant have great significance for China's fluorocarbon industrial and military industry. Perfluorinated C8 chain is the root for causing persistent bioaccumulative, but perfluorinated C6 chain is without obvious persistence bioaccumulation. This program intends to design and synthesis novel fluorinated-surfactans with brached perfluoro C6 chain [CF3CF2CF2C(CF3)2-] from the industrial scale material HFPD (perfluoro-2-methyl-2–pentene). Which could develop a series of simple and efficient synthetic methods and enrich the type of the fluorinated-surfactant. The structure-activity relationship rules could be revealled though the surface properties and application performance study. The biological and environment-friendly and intellectual property autonomy PFOS/PFOA alternative could be obtained though biological and environmental safety evaluation and industrial application research.

全氟辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）具有很高的生物蓄积性和多种毒性，具有的持久性有机污染物特性，对人体健康和生态环境产生潜在的危险。欧洲议会和美国环境保护署分别出台了PFOS禁令和PFOA自主削减计划。国际上对PFOS/PFOA颁布的禁令，对我国相关产业造成了极大的影响。研发原料易得，合成方法简单，具有自主产权的高效、经济、环保的氟碳替代品，对我国氟碳工业和以及军工产业具有重大意义。全氟C8链段是引起持久性生物积累性根本原因，而全氟C6链段无明显持久性生物积累性。我们提出以我国工业化的六氟丙烯二聚物为原料合成以枝杈型全氟C6链（全氟-2-甲基-2-异戊基）为疏水基团的新型氟碳表面活性剂。从结构与性能的关系出发，设计合成具有特定性能的多种氟碳表面活性剂系列，进行生物和环境安全性评价及工业应用配方研究，取得具有自主知识产权替代PFOS/PFOA的生物和环境友好的高效氟碳表面活性剂。

全氟辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）具有很高的生物蓄积性和多种毒性，具有的持久性有机污染物特性，对人体健康和生态环境产生潜在的危险。欧洲议会和美国环境保护署分别出台了PFOS禁令和PFOA自主削减计划。我国生态环境部也分别于2019和2020年相继出台PFOA和PFOS禁用通知。国内外对PFOS/PFOA颁布的禁令，对我国相关产业造成了极大的影响。研发原料易得，合成方法简单，具有自主产权的高效、经济、环保的氟碳替代品具有重大意义。全氟C8链段是引起持久性生物积累性根本原因，而全氟C6链段无明显持久性生物积累性。本项目以我国工业化的六氟丙烯二聚物为原料合成以枝杈型全氟C6链（全氟-2-甲基-2-异戊基）为疏水基团的新型氟碳表面活性剂。从结构与性能的关系出发，设计合成6种氟碳表面活性剂系列并对其表面活性开展系统研究发现均具有优异的表面活性性能，有望成为具有自主知识产权的替代PFOS/PFOA的生物和环境友好的高效氟碳表面活性剂。在完成表面活性剂合成及性能研究后选取其中一类开展了水成膜泡沫灭火剂配方研究及评估，获得一种水成膜泡沫灭火剂配方，该配方灭火时间仅50秒，复燃时间超过12分钟，符合GB15308-2006要求，有望成为新一代环保经济的水成膜泡沫灭火剂。本项目发表SCI收录学术论文6篇；申请国家发明专利3项，授权国家发明专利3项；培养博士研究生3人。