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氟碳表面活性剂由于其三高两憎的优异性能，被广泛应用于涂料、皮革、黏合剂、清洁剂以及织物整理等领域。但是传统的氟碳表面活性剂如全氟辛基磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)等，由于其所含的全氟C8链段在自然界中难以降解，且对人体和动物有一定的危害性，是一种持久性的有机污染物，近年来已逐步被美国和欧盟限制或禁止使用。因此，开发出环境友好且性能优异的氟碳表面活性剂，是当前氟化工领域最重要的课题，并且对于全球环境的保护以及可持续发展具有重要的意义。 本论文从多种思路出发，设计合成了几种不同类型的氟碳表面活性剂，用于替代PFOA/PFOS，并对所制备的表面活性剂的性能及其在乳液聚合中的应用进行了研究。 通过在氟碳链中引入杂原子，设计合成了一类低毒性、可降解的环境友好型氟碳表面活性剂。该化合物以六氟环氧丙烷为原料制备，所制得的全氟-2，5-二甲基-3，6-二氧壬酸钠（铵），可以使水的表面张力降低至18mN/m。将其作为含氟乳化剂应用于含氟丙烯酸酯乳液聚合，所起到的乳化效果与PFOA相当，可以作为PFOA的替代品。该氟碳表面活性剂目前已经在某公司生产的氟橡胶系列产品中获得应用。 通过降低含氟碳原子数目（C4和C6）并引入甜菜碱型两性离子的概念，制备了一类兼具环保和多功能特性的氟碳两性离子表面活性剂。所制备的全氟己（丁）基磺酰丙胺基二甲基羧基甜菜碱表面活性剂表面性能优异，且具备两性离子表面活性剂低刺激性、良好的杀菌抑霉特性以及抗静电性等诸多优点，有望在含氟涂料及织物整理领域获得良好应用。 设计合成了一类含有可聚合双键的氟碳阴离子表面活性剂全氟（4-甲基-3，6-二氧杂-7-辛烯）磺酸钠，用于乳液聚合时，该表面活性剂可以通过共价键连接在聚合物主链上，彻底避免含氟小分子化合物对环境的危害。通过LC-MS对产物中乳化剂残留量进行检测，证明乳化剂确实参与到聚合反应当中。 设计并合成了一种可聚合的氟碳两性离子表面活性剂，结合了甜菜碱以及可聚合乳化剂的优点，在保证乳液聚合所制备聚合物绝对环保的同时，又能通过甜菜碱功能基团改进聚合物的杀菌抑霉和抗静电等性能，有望在含氟涂料及织物整理剂领域获得良好应用。 将所制备的可聚合氟碳表面活性剂全氟（4-甲基-3，6-二氧杂-7-辛烯）磺酸钠用于一类新型水工涂层材料的研发中。该涂层材料为水性含氟聚氨酯，是通过乳液聚合法将丙烯酸酯封端的聚氨酯与含氟丙烯酸酯共聚所制备，所得材料环保且综合性能优异，兼具防渗抗裂、抗冲磨等多种功效，已在水利工程中进行试用，并取得了良好效果。