固体润滑国家重点实验室（LSL）知识库

碳氟表面活性剂是一类特种表面活性剂，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。相比碳氢表面活性剂，碳氟表面活性剂具有更高的表面活性，其降低水表面张力的能力更强。而且又具有很高的热稳定性、化学稳定性，使其在工业生产、日常生活、医药等领域有很广泛的应用。传统的碳氟表面活性剂主要是单链型的,而目前双链碳氟表面活性剂已经引起人们极大的兴趣。已报道的双链碳氟表面活性剂主要有两类,第一类是双链均为碳氟链,第二类是双链分别为碳氟链和碳氢链。后一类被称为混杂型碳氢/碳氟表面活性剂。尤其是后一类碳氢/碳氟混杂表面活性剂，引起人们的极大关注。这种独特的分子设计，将碳氢链与碳氟链的隔离控制在一定尺度内，从而使分子表现出独特的性能。现在，已有多种碳氢/碳氟混杂型表面活性剂被合成出来。

本论文主要分为五个章节，详细的介绍了碳氢/碳氟体系。

第一章为文献综述， 简要介绍了表面活性剂的基础知识及其聚集体的形成规律；综述了近年来对于碳氟表面活性剂尤其是碳氢/碳氟混杂型的表面活性剂的研究情况，以及碳氢/碳氟混合体系的研究现状；最后提出了本论文的选题依据及研究意义。

第二章我们设计合成了一系列碳氢链长为 8-16 的碳氢/碳氟混杂型表面活性剂，以全氟碘己烷为原料，经过乙基格氏化交换法、与醛的反应、季铵化三步反应得到目标产物。该法合成条件简单、步骤少，原料便宜易得，产物提纯比较容易。且合成的终产物经FTIR、MS、1H NMR、19F NMR和 13C NMR等分析测试手段对所有的合成化合物的结构进行了表征，证实所得产物均为目标分子。

第三章我们仔细研究了合成的碳氢/碳氟混杂表面活性剂(简称3a-3e)在水溶液中的聚集行为。通过表面张力方法证明该系列化合物都具有很高的表面活性， 3a-3e的cmc随着烷基链的增长和温度的升高，都明显减小，然而γcmc表现出相反的趋势。对于烷基链较长的3c-3e，他们的表面张力曲线只有一个拐点。而烷基链长为8和10的3a和3b，表面张力曲线中出现了两个拐点.我们推测可能在胶束生成过程中，存在一个多步的聚集过程。电导率和稳态荧光实验结果与表面张力结果是一致的。热力学分析结果表明化合物 3a-3d 的聚集体形成过程在低温下是焓驱动的，在高温下则是熵驱动的。而化合物 3e , 整个温度升高过程中，都是熵驱动的。最后，我们希望我们的工作能为碳氢/碳氟混杂表面活性剂的研究提供一些基础数据，探索其实际应用的前景。

第四章研究了前文中合成的碳氢/碳氟混杂表面活性剂3a制备金纳米颗粒结构。在水溶液中，以 3a 为包覆剂，抗坏血酸为还原剂还原氯金酸，通过一步反应制备了三维结构的金纳米花。通过透射电子显微镜(TEM)，扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)结果的分析，确定了金纳米花结构的生长方向为<111>；X-射线衍射(XRD)和选区电子衍射(SAED)结果显示金纳米结构的纯度以及具有很好的结晶结构。通过调节表面活性剂浓度、还原剂浓度、硝酸银浓度等条件，分析纳米金生长机理。

第五章我们深入的研究了无盐阴阳离子碳氢/碳氟混合体系即两亲型表面活性剂十四烷基二甲基氧化铵C₁₄DMAO和两种部分氟代的羧酸C₆F₁₃C₂H₄OC₂H₄COOH (TFOPA)、C₈F₁₇C₂H₄OC₂H₄COOH (HFPDA)的相行为，两个体系都表现出丰富的相行为，具有好的协同作用。当把两种表面活性剂以合适的比例混合时，则出现一个由密堆积而成的凝胶相。温度对囊泡凝胶相的流变学行为几乎没有影响，而含氟羧酸的摩尔分数对其影响很大。这与其他的能量稳定型的无盐体系所形成的囊泡是类似的。红外数据揭示了在囊泡的疏水双层中，碳氢链在凝胶相中是排列非常紧密的全反式trans构型而碳氟链则是以较为混乱的gauche构象排列。我们的工作为进一步深入的研究无盐阴阳碳氢/碳氟表面活性剂混合体系的研究提供了理论基础。