含氟材料的应用
含氟材料的应用
氟元素是最活泼的化学元素，是几乎完全不参与自然界生命活动的一种元素，也是一种可以为化合物带来无限可能的化学元素。且含氟化合物自在在航空航天，军用领域发现以来因其优异的综合性能而得到了广泛的应用。所以含氟材料的研究具有光明的前景，含氟材料也能获得更广泛的利用。
氟原子内部结构分析
氟元素为第二周期系ⅦA族元素。氟单质气体为淡黄色，有毒，腐蚀性很强，化学性质很活泼，熔点-219.62℃，沸点-188.14℃。氟元素原子核对外层电子束缚作用较强，极化率较低。氟元素具有很强的氧化性，可剧烈氧化几乎所有的有机物和无机物，且其电负性很强是所有元素中唯一只显负一价的元素。
有机含氟有机氟化物的重要应用
氟原子的原子核对外层电子的束缚作用强，极化率低，全氟化物氟原子分布较对称，偶极矩可相互抵消，因此氟碳化合物的介电常数和极化因子均较小。对应此种结构，氟碳化合物具有高温稳定性和化学惰性。且由于碳链本身的线性锯齿形结构使得有机氟化物具有优良的物理延展特性。因而可以作为润滑剂被广泛使用.
全氟烷烃和氟氯烷烃，由于氟原子的大小(氟原子半径50pm)，相互排斥，空间位阻的综合作用导致了两个氟原子不在同一平面内却恰好填满两个碳原子空隙的异常稳定的空间结构。由于这种稳定的空间结构，C-C键受到了很好的保护。氟原子的电子云对C-C键有更好的屏蔽作用，这使得含氟聚合物具有良好的耐候性，耐久性和抗化学品性能，对自由基表现出了特殊的稳定性。
（全氟碳链结构示意图）
因此聚四氟乙烯等全氟化合物对大多数具有很强腐蚀性的化学试剂等都具有很强的化学稳定性。自此聚四氟乙烯成为了当今用途最广的一种化合物。
而由于氟原子较氢原子体积大，C-C键由于氟原子的屏蔽作用得到保护，使C-C键更加稳定。C-F（559.988kJ/mol）键具有较C-H（474.42kJ/mol）键更高的键能因此更加稳定不易断裂。
因而形成的6-10个碳原子的碳氟中间体易于引入各种亲水基团形成化学稳定性热稳定性好的表面活性剂，同时具有表面活性好的特征。因而可获得广泛利用。
但由于其耐低温性能差且与许多有机溶剂缺乏亲和性使其应用受到限制。另一种氟硅表面活性剂应运而生。由于其主链Si—O 键键能显著高于C—O 键、C—C 键的键能，具有突出的耐热性和良好的耐候性。同时且由于分子链的柔性，表现出易展布性、高弹性和高流动性。氟硅表面活性剂结合了氟碳表面活性剂与有机硅表面活性剂的优点，在保持有机硅耐热性、耐寒性的同时，兼具有机氟的耐候性、耐溶剂性、耐油性、耐腐蚀性和更低的表面能是具有高性能的表面活性剂。可见含氟化合物对表面活性剂的性能改进具有很大意义。
含氟化合物在二氧化钛改性中的应用
普通二氧化钛被广泛应用于颜料，油漆，牙膏等用品的生产中。二氧化钛颗粒中，电子和空穴的移动其实很大程度上要依赖于材料的表面区域即材料的表面积与比表面积对材料的某些性能有很大影响。因此二氧化钛这种材料颗粒的性质随着颗粒大小形状的改变，其性能也有着很大的差别。纳米级别的二氧化钛颗粒具备了很多良好的特性：粒径小，比表面积大，紫外线吸收能力强及良好的耐候性，抗烧灼及阻燃。纳米二氧化钛颗粒随之被广泛应用于催化剂，涂料化妆品等领域。但纳米二氧化钛颗粒表面自由能高易发生团聚，在有机相中分散性差且难以浸润，不能直接应用于阻燃剂的应用中。
因此，对纳米二氧化钛的改性就具有必要性。现有关含氟化合物对纳米二氧化钛粒子的接枝改性研究有《氟改性纳米二氧化钛的制备及其催化降解甲基橙机理》。此研究采用简易的沉淀-氟化-回流晶化法在低温下制备了氟改性纳米二氧化钛颗粒。此法得到了粒子直径为5-8nm的椭圆形F-TiO2纳米颗粒，并有效抑制了板相TiO2的形成并同时提高锐钛矿相TiO2的晶化度，而氟主要分布在TiO2表面，以化学吸附态为主，并伴有少量间隙氟。间隙氟与化学吸附态的氟在一定程度上可以产生协同总用。且改性后产物同时具有较高的全谱和可见光催化活性。
本实验中采用甲基丙烯酸十二氟庚酯接枝改性亲水性二氧化钛纳米粒子，且二氧化钛纳米粒子有实心和空心两种，以分别研究其在改性前后各种性能参数的变化。同时实验中预先采用硅烷偶联剂对亲水性二氧化钛纳米粒子的表面羟基进行预处理，再与甲基丙烯酸十二氟庚酯改性形成通过分子桥连接的复合粒子。
反应分子式如下
最后，反应后得到的产物利用傅立叶变换红外光谱仪研究二氧化钛改性前后的特征谱带，利用透射电镜研究粒子改性前后的形貌和尺寸，利用热重和差热分析研究改性后二氧化钛表面接枝聚甲基丙烯酸十二氟庚酯的热稳定性能，将改性前后的二氧化钛加入相同的水－甲苯体系中，经震荡后静止48小时，研究其分散稳定性利用水接触角法研究改性前后二氧化钛纳米粒子的表面自由能，判断其是否由亲水性变成了亲油性，即表面自由能是否降低。
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