由于被称为氟表面活性剂的物质,污渍去除剂为地毯和服装带来了易于清洁的便利性。然而,这种好处是有代价的:用于制造这些表面活性剂(也用于改善油漆和抛光剂)的过程会产生已在环境中广泛存在的化学物质。特别令人担忧的是全氟辛酸 (PFOA),它是最常见的氟表面活性剂分解产物之一。去年 7 月,环境保护署的科学顾问委员会建议 EPA 将其归类为“可能”的人类致癌物。加拿大已经禁止了一些有可能在环境中分解成 PFOA 的化合物。然而,化学家们现在正在改变氟表面活性剂的结构,使其既能发挥作用又更安全,且不会在环境中积累。
氟表面活性剂基本上由被氟包围的碳原子链组成。较长且刚性的链效果最佳,因为它们可以将许多碳-氟分子带到表面,在那里它们可以发挥作用,并将大部分链嵌入基材中。在污渍去除剂(要求更高的应用)中,它们紧密地堆积在一起,使其尖端形成隐形的保护层。但链长也是环境问题的根源。基于八个碳原子 (C8) 排列的长链氟表面活性剂比短链类似物更容易进入人体,并且它们可以分解形成 PFOA。阿尔伯塔大学埃德蒙顿分校的环境毒理学家乔纳森·马丁说,PFOA 和其他相关的长链氟化学物质会粘附在血液蛋白质上,并伪装成消化酸。因此,它们很难被消除。
多伦多大学的化学家斯科特·马布里在将氟表面活性剂与其环境后果联系起来方面做得最多。他建议,解决该问题的方法之一是缩短碳-氟链,以降低化学物质的生物利用度。事实上,3M 公司在 2001 年重新配制 Scotchgard 时就采用了这种方法。然而,其从 C8 到 C4 的转变也导致了一些性能损失,因此 3M 和其他公司正在继续寻找更有效的解决方案。
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为了取代抛光剂和油漆中的长链氟表面活性剂,位于俄亥俄州费尔劳恩的 Omnova Solutions 公司已获得专利,其化学物质由长而柔韧的聚合物骨架构成,该骨架上布满了小的(C1 和 C2)碳-氟链。这种柔韧性使短链能够到达表面,并发挥与传统 C8 抛光剂和蜡一样好甚至更好的性能。测试表明,这些化合物既不会在鱼类中积累,也不会在废水处理过程中降解,而废水处理过程似乎会导致传统氟表面活性剂释放长链化学物质。 Omnova 氟表面活性剂现在已用于工业抛光剂和油漆中,这使其更易于应用,并用于防涂鸦涂层,这会导致油漆结块。
化学家在制造短链污渍去除剂这一更艰巨的任务方面也取得了一些成功。北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员希望为一种新的防污化学物质申请专利,该化学物质基于他们在去年 8 月的美国化学学会会议上公布的短链。他们找到了一种通过用额外的烃基支撑 C4 链来使其变硬的方法。这些成就可能只是触及了短链氟表面活性剂潜力的表面。