氟碳表面活性剂的疏水、疏油性与氟碳链之间具有密不可分的关系。其原因体现于：碳-氟(C—F)键能高；在全氟烷烃中，直碳链的环周会被半径较小的氟原子所包围，这在一定程度上保护了碳-碳(C—C)键；C—F键具有强极性，从而使氟原子布满负电荷，从而形成保护层，使负电亲核试剂不易对碳原子造成干扰，从而对C—C链产生了一定程度的屏蔽作用。这诸多因素的共同作用使氟碳表面活性剂具备了高表面活性、化学惰性和耐高温等特性。

目前氟碳表面活性剂作为灭火剂的核心组分受到国内外的一致重视，它能使AFFF和FP在燃液面上迅速铺开，构造泡沫膜，从而隔绝空气，达到彻底灭火的效果。其中AFFF已经替代传统灭火剂应用于油类火灾中，灭火速度是传统应用方法的4倍，这是由于泡沫可以通过析出水或破裂后生成的水，在燃液表面形成一种阻碍其挥发的水膜，从而隔绝灭火，此外它对残余火苗具有良好的自封作用，灭火更为彻底。FP的原理在于，较薄的泡沫层在高分子聚合物溶液表面上快速覆盖，结构牢固，不易被破坏；具有令破损泡沫快速地重新形成的作用，最终达到隔绝灭火的目的。若与普通灭火剂联用，灭火效果会更好，应用非常广泛。

氟碳表面活性剂种类及表面张力测定结果

阴离子型

阴-氟碳型化合物，其复配对象多为磺酸盐类碳氢化合物，是由于磺酸盐价格便宜，产物良多，将其与氟碳链进行配合可以得到更多的复配产品。

李杨等合成了一种短碳链全氟丁基磺酰氟碳表面活性剂，与磺酸盐碳氢化合物复配。实验结果显示，表面张力低至17.05 mN/m，铺展性能与发泡性良好，析液时间较长，应用于AFFF中可降低使用成本。

沙敏以D2为原料合成含CF3CF2CF2C(CF3)2—基团的羧酸钾盐阴-氟表面活性剂。与APG0810(碳氢化合物)形成复配体系后，大大降低了油/水界面张力，将该体系应用于AFFF中，cmc值为1.0×10-4mol/L，采用环己烷作为实验物质，该体系可在其表面快速铺展，大面积展开时间<0.5 s，最低表面张力为19.333 mN/m，燃烧时间达3 min。这些性能说明了该复配体系具备高效抑制和扑灭液体类火灾的能力。

徐于娇制备了性能优异且满足环境要求的可替代PFOA的原料物质，全氟己基乙酸盐和氟-4-甲基-6-乙烯基-3，6-二氧丁基磺酸钠。通过性能测试，两者分别对水的表面张力降低至13.2 mN/m和14.9 mN/m，起泡性和稳泡性良好。全氟己基乙酸盐是将全氟辛酸中的一个CF2替换成H2，实验显示各项性能优于PFOA。氟-4-甲基-6-乙烯基-3，6-二氧丁基磺酸钠可以与其他含氟或非氟化合物复配使用，且对环境无害。建议可以将此合成物质的双键结构与各类乙烯单体等进行聚合，并进行性能研究。

阳离子型

阳-氟碳型化合物似乎受酸碱环境的影响较小，与其他碳氢化合物形成复配体系后所表现出来的应用性能良好。阳-氟碳表面活性剂的常见种类是季铵盐类，这是因为它具有无毒环保、合成方便、综合成本低和性价比高等诸多优点。

刘在美等以六氟丙烯二聚体为主要物质，制得溴化[N，N-二甲基-N-乙基-N’-(2-三氟甲基-1-五氟乙基)季铵盐类阳-氟碳型灭火类应用化合物。实验显示，表面张力为24.5 mN/m(20℃，吊环法)，cmc值为2.04×10-3mol/L，水溶性良好。

李征辉将自制的季铵盐类氟碳表面活性物质与辛烷磺酸钠-APG0810碳氢化合物复配，实验测得该体系的cmc值为9.2×10-4mol/L，表面张力为20.1 mN/m。在环乙烷上铺展迅速，完全灭火时长57 s，抗燃烧时间为13 min 23 s。该体系的cmc值大大降低，减少了配制用量，从而降低了灭火剂的配制成本。建议在季铵盐型阳离子研究以外，增加对胺盐型阳离子化合物应用于灭火剂中的研究。

非离子型

非离子-氟碳型化合物具有较好的活性和相容性，但不足之处在于其化学特性相对较差，在应用条件上具有一定程度的限制[21]。非离子-氟碳表面活性剂的典型结构为CF3(CF2)nCH2O(CH2CH2O)mH、CF3CHFCF2CH2O[CH(CH3)CH2O](CH2CH2O)nH。

钱小华研究了消防用剂YM-316与8种不同的碳氢化合物复配后的性能。结果表明，烷基糖苷(APG0810)与酚醚羧酸钠盐(APEC-10Na)对其起泡能力和泡沫的稳定均有显著改善作用。三元复配体系中起泡高度为298 mm，灭火时间为15.1 s，25%析液时间为397 s，抗烧时间为6.53 min。该三元体系起泡性强，应用时可快速达到铺展状态，灭火效果良好。

Debbabi等研发了一种高度氟化的磺胺类氟碳表面活性物质，(F(CF2)p-(CH2)n-O-SO2NH2)。对其研究发现，cmc值在0.73×10-4～8.37×10-4范围内，表面张力在15.7～27.4 N/m范围内。由实验知，这种高度氟化类型的表面活性剂具有较好的表面张力，并且本身无毒，对环境污染小。

两性离子型

两性-氟碳型化合物在酸性环境中，体现为正-亲水基团活性，在碱性环境中，体现为负-亲水基团活性。它的结构与氨基酸和甜菜碱类似，分子内由于含有酸性和碱性基团使其易形成“内盐”。碱性基团多含吡啶或季铵盐阳离子，或是其他的含氮阳离子。酸性基团则是磺酸、羧酸或磷酸基。两性-氟碳型化合物在酸碱环境中的体现见图1。

图1两性型氟碳表面活性剂在酸碱环境中的体现

李远翔等采用一种固相含量为27%的甜菜碱型两性含氟化合物(C1157)，与SDS和APG0814进行复配。性能测试结果显示，与单一体系溶液相比，复配溶液的发泡能力明显增强，起泡高度可达190 mm，泡沫半衰期达到102 min，铺展时间为4.9 s，灭火时间为6.7 s。该体系具有优良的性能，其原因可能是阴离子SDS与C1157的正电荷相互吸引，降低了溶液中同性电荷间的排斥作用，同时疏水基碳氢链增加了溶液表层分子排列的紧密度，使表面活性剂增大，降低了起泡难度。

林超以全氟-2-甲基-2-戊烯为原料合成了氧化铵两性-氟碳表面活性剂，该物质可有效降低溶液的表面张力，仅为19.93 mN/m，cmc值为1.73×10-2mol/L。与APG0810复配后，协同作用极好，在基本不改变表面张力的状况下，氟碳表活性剂的用量可减少100倍。合成中选用了氧化铵作为亲水基团，是由于它可以增强氟碳表面活性剂的分子刚性，进而提高其表面活性。原料中含有全氟甲基官能团，它可以使溶液的表面张力减小，从而使泡沫在面对热量、燃液和化学干粉剂等破坏作用时具有一定的抵抗能力，提高了灭火应用性能。该物质可以取代PFOA成为灭火剂的核心组分。

李莉等将两性-氟碳型化合物(F1157)与非离子型碳氢化合物(XL-50、TMN-6、APG-0810)进行复配，界面张力分别为0.4，0.24，0.063 mN/m，复配协同作用良好，增效明显。与甜菜碱型碳氢化合物(BS-8)复配时协同性进一步增强，当F1157与BS-8质量比为1∶5时，铺展面积最高可达99 mm2，且表面张力比非离子复配体系更低，所以该物质应与BS-8复配进行使用。

端木亭亭等自制短链氨基酸类型的氟碳化合物，结构式为RfCONHCH2CH2N(CH2CH2COONa)2。将其与碳氢化合物复配，加入辅助添加剂和螯合剂，得到非PFOA新型高浓度AFFF原液。实验显示，稳定剂的加入增加了析液时间，抗烧时间可达到15 min，且灭火迅速，可以在6～8 s内将火熄灭。由于铺展系数可以达到2.2，所以在油面上可以很快铺展，应用于灭火工业效果良好。建议今后应多研究短链氨基酸类两性-氟碳型化合物与助添加剂之间的关系，通过调节配比和用量，在最大程度上发挥含氟化合物的性能优势。

表1氟碳表面活性剂类型及特性

通过将短链氟碳表面活性剂进行优选和整理，可以清晰地看出，目前有四种类型：①短链阴-氟碳表面活性剂常以磺酸盐和羧酸盐为合成原料，这是由于两者本身就具有良好的稳定性和亲水性，引入氟原子后可以使其发挥出更大的性能优势；②短链阳-氟碳型化合物的制备原料多为全氟季铵盐类，它可以不受pH值影响，且与其他碳氢化合物的复配协同性较好，非常具有工业应用的价值；③短链两性-氟碳型化合物中，甜菜碱类型比常规碳氢化合物的活性更高，同时它的宽等电点也在一定程度上增加了它的pH适用范围，且应用成本不高，生物降解性好，所以同样具有很大商业开发价值；④短链非离子-氟碳表面活性剂在水溶液中为非离子状态，故稳定性高，不受pH值影响，可适应强酸碱性的环境，并且与碳氢化合物复配后的协调性良好。但当前所报道的非-氟碳表面活性剂多为长链结构，不利于环境的可持续发展，建议应加快短链结构研发和应用的研究步伐。各种离子类型氟碳表面活性剂及其特性见表1。