全氟辛酸
全氟化合物中的一种有机酸
全辛酸(PFOA),又名十五氟辛酸,是全氟化合物中的一种有机酸化学式碳八芳烃HF15O2。它是聚四氟乙烯化工产品的原材料,具有独特的表面防水活性,耐高温抗氧化特性。研究证明,PFOA是啮齿动物的致癌剂,可能通过食物、空气和水进入人体。
全氟辛酸主要被用于防水和抗污,很难从环境中降解。它自1940年代以来已经实现工业化生产。全氟辛酸的分子量为414.07,熔点为52-56℃,沸点为189℃。在工业应用中,全氟辛酸作为含氟聚合物乳液聚合的表面活性剂,用于制造特氟龙等常见消费品。此外,它还是降解的前体
分子结构数据
摩尔体积(cm/mol):237.2
等张比容(90.2K):480.4
表面张力(dyne/cm):16.8
极化率(10cm):17.00
合成方法
用作CTFE、TFE及氟橡胶聚合分散剂
主要用作表面活性剂、乳化剂、全氟辛酸及其钠盐铵盐用于四氟乙烯聚合及氟橡胶生产时作分散剂,也用作制备增水、憎油剂的原料和选矿剂。
物化性质
全氟辛酸具有低表面张力,在水中能完全解离与强氧化剂还原剂不起反应。有较高界面活性,与纯碱反应生成盐;与伯醇仲醇反应生成。加热至250°C时分解,并放出有毒气体。蒸气对眼睛、粘膜及皮肤有刺激性。闪点:189-192
稳定性:具有很高的稳定性,由于氟具有最大的电负性(-4.0),使得碳氟键具有强极性,是自然界中键能最大的共价键之一(键能大约460 kJ•mo1-1 )。
酸性:全氟辛酸是一种有机强酸,浓度为1 g•L-1 时,pH为2.6,pKa值为2.5。
溶解性:与其他卤代化合物的相分配行为不同,全氟烷基不但疏水而且疏油,因此一些全氟化合物与碳氢化合物和水混合时会出现三相互不相溶的现象;羧基磺基、基等带电基团的引入,又赋予其一定亲水性和表面活性,使得PFOA比相应的烃类表面活性剂表面张力要小。PFOA的这些特殊性质,使其在被排放进入到环境中后,主要存在于水体中,部分会吸附沉积物有机化合物上。
制备方法
全氟辛酸可由辛氯与碘化钠氟化氢电解而得。将原料辛酰氯(纯度99.5%)与氟化氢及少量正丁基硫酸投入电解槽,于20-25℃下通电(电压5-8V),电解产物用碱中和,再用酸酸化,蒸馏之,即得全氟辛酸。原料消耗定额:辛酰氯6000-8000kg/t、天水氟化氢12000kg/t、硫酸1500kg/t、氢氧化钠1500kg/t。
提纯方法
在电解氟化法制备全氟辛酸生产工艺中,对全氟辛酸粗体进行提纯的方法,它是以辛酰氯为原料电解氟化得到电解液,经水解、硫酸酸化分离出沉淀物后得到全氟辛酸粗体,再向全氟辛酸粗体中加入适量的过氧化氢将其中含-OH和-Cl基团的杂质氧化成羧酸,静置后分离出母液,再用去离子水清洗母液,加入硫酸控制母液pH值为4~5,静置分离出清洗介质水后,将洗净的母液蒸馏得到全氟辛酸产品。
该方法主要将杂质处理成低碳性直链型全氟低碳脂肪酸,形成的是低沸物,因此它们沸点与全氟辛酸相差比较远,在后续的蒸馏过程中非常容易地有效分离。
用途
用作CTFE、TFE及氟橡胶聚合分散剂 用作四氟乙烯乳液聚合时的乳化剂、金属表面蚀刻添加剂。其钠盐是高效金属清洗剂。也用于制造表面活性剂。也用作制备疏水、疏油剂的原料和选矿剂。
储存方式
储存条件 2-8°C
密封避光保存。
危害性
环境危害
PFOA进入大气环境有2种途径:(1)含氟化合物的降解,(2)PFOA直接排放到大气环境中。
进入大气环境的PFOA,不易被降解,并可进行远距离迁移或转运,随干湿沉降到达地面,或进入水体或土壤。2006年研究人员利用烟雾室实验证明了大气中的PFOS氨化合物[C8F17二氧化硫N(R1)(R2)]可以通过大气转运、氧化为全氟羧酸化合物(PFCA)和PFOS,并导致偏远地区的污染。研究人员认为全氟化物挥发性前体物质可通过大气转运扩散到遥远的地区,然后沉降为不挥发性全氟化合物,这个过程也导致了对生物体的污染。
南极洲等地已检测出PFOA的存在,因此它也被认定为新的持久性污染物。
健康危害
PFOA可通过摄取、吸入、皮肤接触等被人体吸收,导致人体中过氧物酶体繁殖影响能量传递、破坏细胞膜等,从而诱发癌症、肝肿大等疾病。
生物体一旦摄取PFOS,会分布在血液和肝脏中,由于其稳定性强,它很可能难以通过生物体的新陈代谢而分解。当然,尽管相当缓慢,PFOS可经尿液和粪便排出体外。在不同的物种体内,它的“半排出时间”差异很大,老鼠只需要7.5天,而人体则需要8.7年。
相关新闻
消费品中一般都不会直接含有全氟辛酸。只是一些产品中含有某些化学品如:特氟隆,经过一定时间后会在环境中降解形成全氟辛酸。尽管特氟隆的生产中并未使用全氟辛酸,但是有数据显示一些特氟隆可能在环境中断裂或是降解生成全氟辛酸,而且这些特氟隆产品被有机体吸收后,可能会通过新陈代谢而形成全氟辛酸。特氟隆的用途很广,包括灭火泡沫、个人护理和清洁用品、纺织、皮革、地毯和纸张产品中用来进行拒油、拒污、拒脂和拒水涂层整理。根据美国环保署测试发现,特氟隆的PFOA成份可在人体内存留长达四年,且动物实验证实此类化合物会造成肿瘤,伤害肝脏。另外,PFOA会经由胎盘传给子代,及通过哺乳进入人体内。
纺织品后整理过程中使用的防水、防污、防油/脂整理剂中如果使用特氟隆没药树,可能会在特定条件下降解或是裂解为全氟辛酸。
2012年10月。总部设在荷兰阿姆斯特丹的一个国际非政府组织的研究人员对14个户外服装品牌的儿童和女士服装进行了测试,包括德国品牌飞狼阿迪达斯VAUDE,以及美国品牌The North Face等。在随机抽取的14件雨衣及雨裤中均发现了有害化学物质——全氟化合物。报告指出,全氟化合物中有害的全氟辛酸(PFOA)以及其他物质主要被用来防水和抗污。这些氟化合物很难从环境中降解,有可能通过食物、空气和水进入人体。
而最近一些研究称,这些有害化学物质可能导致生育率下降以及其他免疫系统疾病。
专家解释说户外服装中含有的全氟辛酸还不受法律限制。不过,德国正在着手将这一物质列入“极度让人担忧物质”名单中。
相关规定
2020年11月,环境部会同工业和信息化部、卫生健康委印发了第二批《优先控制化学品名录》,收录了18种/类化学品,包含苯和邻甲苯胺等确定的人类致癌物、全氟辛酸(PFOA)和二噁英等持久性有机污染物、铊及铊化合物等重金属类物质等。
目录
概述
分子结构数据
合成方法
物化性质
制备方法
提纯方法
用途
储存方式
危害性
环境危害
健康危害
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相关规定
参考资料