清潔與綠色

較短的碳鏈使去汙劑更安全

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由於被稱為氟表面活性劑的物質,汙漬去除劑為地毯和服裝帶來了易於清潔的便利性。然而,這種好處是有代價的:用於製造這些表面活性劑(也用於改善油漆和拋光劑)的過程會產生已在環境中廣泛存在的化學物質。特別令人擔憂的是全氟辛酸 (PFOA),它是最常見的氟表面活性劑分解產物之一。去年 7 月,環境保護署的科學顧問委員會建議 EPA 將其歸類為“可能”的人類致癌物。加拿大已經禁止了一些有可能在環境中分解成 PFOA 的化合物。然而,化學家們現在正在改變氟表面活性劑的結構,使其既能發揮作用又更安全,且不會在環境中積累。

氟表面活性劑基本上由被氟包圍的碳原子鏈組成。較長且剛性的鏈效果最佳,因為它們可以將許多碳-氟分子帶到表面,在那裡它們可以發揮作用,並將大部分鏈嵌入基材中。在汙漬去除劑(要求更高的應用)中,它們緊密地堆積在一起,使其尖端形成隱形的保護層。但鏈長也是環境問題的根源。基於八個碳原子 (C8) 排列的長鏈氟表面活性劑比短鏈類似物更容易進入人體,並且它們可以分解形成 PFOA。阿爾伯塔大學埃德蒙頓分校的環境毒理學家喬納森·馬丁說,PFOA 和其他相關的長鏈氟化學物質會粘附在血液蛋白質上,並偽裝成消化酸。因此,它們很難被消除。

多倫多大學的化學家斯科特·馬布裡在將氟表面活性劑與其環境後果聯絡起來方面做得最多。他建議,解決該問題的方法之一是縮短碳-氟鏈,以降低化學物質的生物利用度。事實上,3M 公司在 2001 年重新配製 Scotchgard 時就採用了這種方法。然而,其從 C8 到 C4 的轉變也導致了一些效能損失,因此 3M 和其他公司正在繼續尋找更有效的解決方案。


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為了取代拋光劑和油漆中的長鏈氟表面活性劑,位於俄亥俄州費爾勞恩的 Omnova Solutions 公司已獲得專利,其化學物質由長而柔韌的聚合物骨架構成,該骨架上佈滿了小的(C1 和 C2)碳-氟鏈。這種柔韌性使短鏈能夠到達表面,併發揮與傳統 C8 拋光劑和蠟一樣好甚至更好的效能。測試表明,這些化合物既不會在魚類中積累,也不會在廢水處理過程中降解,而廢水處理過程似乎會導致傳統氟表面活性劑釋放長鏈化學物質。 Omnova 氟表面活性劑現在已用於工業拋光劑和油漆中,這使其更易於應用,並用於防塗鴉塗層,這會導致油漆結塊。

化學家在製造短鏈汙漬去除劑這一更艱鉅的任務方面也取得了一些成功。北卡羅來納大學教堂山分校的研究人員希望為一種新的防汙化學物質申請專利,該化學物質基於他們在去年 8 月的美國化學學會會議上公佈的短鏈。他們找到了一種透過用額外的烴基支撐 C4 鏈來使其變硬的方法。這些成就可能只是觸及了短鏈氟表面活性劑潛力的表面。

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