开题报告内容：
一、课题背景
表面活性剂必须满足严格的要求:它们必须提供稳定的液滴、防止凝聚，此外，必须为水滴提供一个生物惰性的内部表面。氟碳表面活性剂由于其独特的“三高、两憎”性能,即高表面活性、高热稳定性及高化学稳定性；含氟烃基既憎水又憎油；从而在各行各业中有着广泛的应用。
市场上氟表面活性剂的选择有限。具有短的氟端粒尾端(典型的是全氟化C6到C10)的表面活性剂，不能保证足够乳液的长期稳定性。而具有长氟碳尾的氟表面活性剂，如氟化聚醚(PFPE)，可保证长期稳定。然而，目前可应用的氟化聚醚基表面活性剂都含有离子基团，例如杜邦公司销售的聚全氟丙二醇羧酸盐。它们带电荷基团可能与带相反电荷的生物分子(如DNA、RNA和蛋白质)相互作用，导致在液滴界面上使高级结构展开。在许多情况下，这导致聚集的生物分子失去活性。因此，生物测定法需要非离子型表面活性剂，然而目前市面上还没有这类表面活性剂可供使用。在这里提出一种新型的非离子型氟表面活性剂，它可以稳定油包水型乳剂，由低聚全氟聚醚(PFPE)与聚乙二醇(PEG)偶联而成。用PFPE作为尾部为氟碳化合物提供了良好的稳定性，而选择聚乙二醇(PEG)分子作为头部阻止了生物材料的吸附，用此方法合成非离子型氟表面活性剂。这些表面活性剂在保持液滴稳定性的同时，还具有良好的生物相容性。
- 要解决的问题
水-氟碳油滴的形成速率通常为1-10kHz。它们的稳定性要求表面活性剂需要足够快地到达液滴界面，以防止液滴碰撞后聚结。因此，表面活性剂的流动性和可流动表面活性剂分子的数量必须足以稳定新形成的液滴。表面活性剂在油相中必须具有足够的流动性，可以在液滴形成的时间内扩散到液滴界面。表面活性剂的实际尺寸决定了他的扩散速度，因此表面活性剂分子的重量不能太大。
此外，对表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)也有一定的限制，临界胶束浓度决定了表面活性剂中可流动分子的数量，在临界胶束浓度以下，所有的表面活性剂分子作为单体在连续相中自由溶解，这些单体是流动的，可以扩散到液滴界面。然而，当表面活性剂的浓度高于临界胶束浓度时，额外的表面活性剂分子会自组装成胶束聚集，而表面活性剂的自由单体的浓度与CMC基本保持一致。浓度在CMC上，表面活性剂需溶解到液滴中，然后被输送到界面上，这就成了限速步骤。因此，在CMC以上增加表面活性剂的浓度并不一定会增加流动表面活性剂分子的数量。为此CMC的浓度要求达到10-4mol/L或更高。为达到此要求需注重油的选择、PEG部分的绝对分子量、表面活性剂的相对分子量及其决定的表面活性剂几何形状。
- 可行性分析
此表面活性剂须具有较高临界胶束浓度，较低的相对分子质量。较高的CMC可以通过缩短聚乙二醇部分，加长全氟聚醚，组合形成三段式形态达到。
全氟聚醚部分必须足够大以获得良好的空间稳定性，但仍必须保证能够在所需的毫秒级时间内扩散到表面活性剂界面。与同类烃基表面活性剂相比，我们选择的全氟聚醚尺寸不小于10个醚基，不大于60个醚基[1500-10000g/mol]。
聚乙二醇的作用使表面活性剂具有生物相容性，同时也有助于将表面活性剂固定在界面上。因此，PEG部分的分子量必须足够大，以提供足够的锚固强度。但必须保持略小于外界全氟聚醚部分，保持表面活性剂的几何形状，抑制可能导致聚结的颈部形成。出于这些原因，我们选择使用至少4个单位且不超过20个乙烯醚单位的聚乙二醇低聚物。
用全氟聚醚羧酸提供相应的全氟聚醚部分，该物质作为分散剂应用于聚合反应中,有助于提高气相单体在水溶液中的溶解度,从而促进反应单体间的聚合反应。且具有一定的耐温性，在12～85℃的情况下,表面张力随着温度的增加呈缓慢下降的态势,但是整体影响不大,即在一定的温度范围内,温度的升高对于全氟聚醚羧酸的表面性能没有不良影响。可以保证正常的聚合条件下进行反应。
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