CN105983371A - 一种含氟羧酸甜菜碱型表面活性剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及表面活性剂，具体涉及一种含氟烃基羧酸甜菜碱类两性离子表面活性剂，本发明提供了一种含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂及其制备方法。该其含氟烃基羧酸甜菜碱型离子表面活性剂结构为化学式(I)所示，式(I)中Rf为C3-C20含碳链基团中的任一种；为CH2，基团中的任一种的基团；R1为C3-C5烷烃链的二价基团；R2为C1-C3烷烃链的二价基团；R3和R4为C1-C6的烷烃基，也可以是末端为羟基取代的羟烃基。本发明所述的含氟烃基羧酸甜菜碱性离子表面活性剂是以全氟酰卤化物与烷基二胺制备得到全氟酰胺取代的二胺，然后再与氯代羧酸盐反应得到。
Description
技术领域
本发明属于表面活性剂领域，特别涉及一种含氟烃基羧酸甜菜碱型两性表面活性剂及其制备方法。
背景技术
含氟烃基表面活性剂以其独特的“三高”、“二憎”性能，即表面活性、耐热稳定性及化学稳定性高；含氟烃基憎水又憎油，从而使这类特种表面活性剂在许多领域发挥了其独特的作用。
通常含有C3-C10的氟烃基表面活性剂都具有优良的表面活性，但全氟化合物的广泛应用也带来的一系列环境问题，如全氟辛酸盐（PFOA）和全氟辛基磺酸盐（PFOS）难以在自然环境中降解，具有持久性环境有机污染物的基本特征。2006年，杜邦、3M、大金、阿科玛等在内的8 家世界主要的氟材料生产厂家签订了PFOA 减排协议，承诺分阶段停止使用PFOA。2015年所有产品中都将禁止使用PFOA 和能派生出PFOA 的化合物。2006年底，欧洲议会也发布了关于限制使用PFOS 的指令，同时也指出PFOA疑是与PFOS的相似危害性。因此，开发新的符合环保要求的含氟表面活性剂刻不容缓。
含氟表面活性剂的优异应用性能，已逐渐得到了市场的认可，需求日益增大，尽管含氟表面活性剂的附加值高，但技术含量也高。近十年来，新型含氟表面活性剂分子结构不断涌现，具有双碳氟链、碳氟碳氢杂化双链、双亲水链、多亲水链等新型含氟表面活性剂相继被报道。尽管含氟表面活性剂的发展得到了长足的进步，然而仍存在数量少、品种单一的状态，如全氟阴离子表面活性PFOA和PFOS两类产品难以降解，其应用受到限制。这几年来报道了相应的替代品（1.Tetrahedron, 65(27),
5271-5277, 2009 ；2.Tetrahedron Letters, 49(49), 6955-6958, 2008 ；3.Tetrahedron, 64(3),
522-528, 2008 ；4.Journal of Fluorine
Chemistry, 70(1), 19-26, 1995; 5.范春雷、林晓晨，有机氟工业，2009(1)61)。含氟两性离子及含氟阳离子表面活性也有相关报道[晨光化工研究院的中国发明专利CN101648122A（申请号200910092202.2）; 巨化集团的中国发明专利CN102504063A （申请号201110338501）; 王明刚、王美云、谭业邦、袁培林，中国发明专利CN 102814144 A(申请号 201210321443.1)]。
甜菜碱类两性表面活性剂是最早商业化的表面活性剂，由于分子中存在内盐结构特性使其不仅具有极好的抗盐性，也可在较宽pH 范围内保持良好的表面活性，至今仍广泛应用于日化、印染等行业中。但在某些特殊的应用领域，如织物整理剂、流平剂、灭火剂、破乳剂和集油剂等仍感不足; 而含氟脂肪族烃基甜菜碱型两性表面活性剂在极低的临界胶束浓度也具有优异的表面活性，远优于含烷基甜菜碱型两性表面活性剂。鉴于此，提供一类经济适用、产品性能优异且符合当前环保要求的含氟烃基羧酸型甜菜碱类表面活性剂的制备方法是本专利的目的。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂，该表面活性剂是一类经济适用、产品性能优异且符合当前环保要求的含氟烃基羧酸型甜菜碱类表面活性剂，该表面活性剂具有如下优点：（1）较低的使用浓度（小于10-100mg/L）；（2）良好的降低水相体系表面张力的作用11.5mN/m(0.1%)；并提供其制备方法。
本发明的目的还在于提供上述含氟烃基羧酸型甜菜碱类表面活性剂的制备方法。
为了达到上述目的，本发明提供了一种含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂，其特征在于化合物的化学通式为：
其中
所述的含氟的碳链基团可以为全氟烷烃基、直链中插入氧原子的全氟烷基、直链中插入硫原子的全氟烷基或末端有氢取代的全氟烷烃基中的任意一种。
直链中插入氧原子的全氟烷基，如:
-CF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF(CF3)2、
-CF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCFCF2CF3、
-CF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)O
CF2CF(CF3)2、
-CF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)O
CF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)2基团等;
或直链中插入硫原子的全氟烷基，如:
-CF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF(CF3)2、
-CF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCFCF2CF3、
-CF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)2、 -CF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)2基团等。
也可以是末端有氢取代的全氟烷烃基，例如:
-CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2H、―CF2CF2CF2CF2CF2CF2H
基团等。
其中：为CH2，基团中的任一种。
R1为C3-C5烷烃链的二价基团，如亚丙基、亚丁基、亚戊基。
R2为C1-C3烷烃链的二价基团，如亚甲基、亚乙基、亚丁基。
R3和 R4为C1-C6的烷烃基，也可以是末端为羟基取代的羟烃基，如-CH2CH2OH、-CH2CH2CH2OH。
本发明所述的含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂的制备方法由下述步骤组成:
(i) 将2份-7份（摩尔数的比例）的单取代烷基二胺和适量的溶剂(乙醚或四氢呋喃)搅拌混合均匀。在冰水浴下，慢慢滴加1份-6份（摩尔数的比例）全氟烃基酰卤化物(包括全氟烃基酰氯、全氟烃基酰及全氟烃酸酯)，升至室温，搅拌反应6-12h，得到全氟烃基酰胺中间体 。
(ii) 将0.5份-1.5份（摩尔数的比例）全氟烃基酰胺中间体、1.9份-2.9份（摩尔数的比例）的氯代烷酸钠在适量的异丙醇水混合溶剂中回流反应20-28h，得到目标产物。
本发明的有益效果在于：依照本制备方法制备的含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂，其表面张力对ｐH值的变化是稳定的，在中性，碱性容液中表面张力只显示微小变化，这个特点有很大的实际应用意义；而且本表面活性剂具有极好的抗盐性，在高盐环境下能保持优良的表面活性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例
1
本实施例提供一种含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂，其具有如下结构：N-全氟丁酰胺丙基甜菜碱：
本实施例提供的上述含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂是按照以下步骤制备得到的：
（1）制备中间产物： N-全氟丁酰基-N,,N,-二甲基-1,3-丙二胺：
在装有搅拌和滴加漏斗的100 mL 三口圆底烧瓶中加入0.05 mol（5.1g）N´,N´-二甲基-1,3-丙二胺和20 mL无水乙醚，反应体系用冰水浴冷却。在搅拌下，将0.02 mol（4.3g）全氟丁酰氯通过滴液漏斗缓慢滴入反应体系中。滴完后，升至室温。再搅拌反应12h。GC跟踪反应终点。反应完毕，反应混合物用10%氢氧化钠洗涤2次。分出有机层，再经过水洗，然后用无水硫酸镁干燥，回收乙醚，真空蒸馏除去过量的N´,N´-二甲基-1,3-丙二胺。得到5.7g黄色粘稠液体的产物，产率96%。产品也可以采用柱层析进一步纯化。
其反应过程如下所示：
取上述产品检测其核磁：
1H-NMR（400MHz, CDCl3）：9.92(s, 1H); 3.45(s, 2H);
2.51(s, 2H); 2.24(s, 6H); 1.70(s, 2H)。19F-NMR（400MHz, CDCl3）：-81.74(s, 3F); -121.55(s,
2F); -127.60(s, 2F)。
（2）合成N-全氟丁酰胺丙基甜菜碱：
在配有搅拌的100 mL圆底烧瓶中，分别加入0.024 mol（2.8 g）的氯乙酸钠与0.01 mol(3.0 g)N-全氟丁酰基-N',N'-二甲基-1,3-丙二胺和40 mL异丙醇/水混合溶剂(1:1)，搅拌回流反应24小时，TLC检测原料的消耗，以此判断反应终点。反应完毕后，真空旋转蒸发回收溶剂。将剩余物加入异丙醇中溶解，过滤除去过量的氯乙酸钠，再真空旋转蒸发回收异丙醇。冷却得到浅黄色膏状粗产品。粗产品可用乙酸乙酿/甲醇(1:1)重结晶，得到3.1g浅黄色固体产品，产率87%。
其反应过程如下所示：
取上述产品检测其核磁：
1H-NMR(400MHz,DMSO_d6)：9.80(s,1H)；4.42(s,2H)；3.84(s,2H)； 3.42(m,4H)；3.12(m,6H)；2.58(s,2H)。19F-NMR(400MHz,DMSO_d6)：-80.40(s,3F)；-119.77(s,2F)；-126.84(s,2F)。
实施例
2
本实施例提供一种含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂，其具有如下结构：
本实施例提供的上述含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂是按照以下步骤制备得到的：
（1）制备中间产物： N-全氟庚酰基-N´,N´-二甲基1,3-丙二胺
在装有搅拌和滴加漏斗的100 mL 三口圆底烧瓶中加入0.05 mol（5.1g）N´,N´-二甲基-1,3-丙二胺和20 mL无水乙醚，反应体系冷却到0℃以下。在搅拌下，将0.02 mol（7.7g）全氟庚酰氯通过滴液漏斗滴入反应体系中。滴完后，升至室温。再搅拌反应12h。GC跟踪反应终点。反应完毕，反应混合物用10%氢氧化钠洗涤2次。分出有机层，再经1次水洗，然后用无水硫酸镁干燥，回收乙醚，真空蒸馏除去过量的N´,N´-二甲基-1,3-丙二胺。得到8.6g黄色粘稠液体的产物，产率96%。产品也可以采用柱层析进一步纯化。
其反应过程如下所示：
取上述产品检测其核磁：
1H-NMR（400MHz, CDCl3）：3.50(s, 2H); 2.51(s, 2H);
2.25(s, 6H); 1.71(s, 2H)。19F-NMR（400MHz, CDCl3）：-80.89(s, 3F); -120.16(s, 2F); -121.95(s, 2F); -122.86(s,
2F); -126.20(s, 2F)。
（2）合成N-全氟庚酰胺丙基甜菜碱
在装配有搅拌的100 mL圆底烧瓶中，分别加入0.024 mol（2.8 g）的氯乙酸钠与0.01 mol（4.5 g）N-全氟庚酰基-N´,N´-二甲基1,3-丙二胺和20 mL异丙醇/水混合溶剂(3:1)，搅拌回流反应24小时，TLC检测原料的消耗，以此判断反应终点。反应完毕后，真空旋转蒸发回收溶剂。将剩余物加入异丙醇中溶解，过滤除去过量的氯乙酸钠，再真空旋转蒸发回收异丙醇。冷却得到浅黄色膏状粗产品。粗产品可用乙酸乙酿/甲醇(1:1)重结晶，得到4.9g浅黄色固体产品，产率96.8%。
其反应过程如下所示：
取上述产品检测其核磁：
1H-NMR（400MHz, DMSO_d6）：9.75(s, 1H); 4.50(s, 2H);
3.66(s, 2H); 3.44(m, 4H); 3.27(m, 6H) ; 2.50(s, 2H)。19F-NMR（400MHz, DMSO_d6）：-80.34 (s, 3F); -118.67(s,
2F); -121.67(s, 2F); -122.29(s, 2F) ; -122.67(s, 2F); -125.88(s, 2F)。
实施例
3
本实施例提供一种含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂，其具有如下结构：N-全氟辛酰胺丙基甜菜碱：
本实施例提供的上述含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂是按照以下步骤制备得到的：
（1）制备中间产物N-全氟辛酰基-N´,N´-二甲基1,3-丙二胺 ：
此合成步骤与实例1类同，产率97.9%。
其反应过程如下所示：
取上述产品检测其核磁：
1H-NMR（300MHz, CDCl3）:3.48(s, 2H); 2.52(s, 2H);
2.25(s, 6H); 1.71(s, 1H)。19F-NMR（300MHz, CDCl3）：-80.95(s, 3F); -118.71(s, 2F); -120.51(s, 2F); -120.99(s,
2F); -121.48(s, 2F); -121.84(s, 2F) ; -125.49(s, 2F)。
（2）合成N-全氟辛酰胺丙基甜菜碱：
此合成步骤与实例1类同，产率约91%。
其反应过程如下所示：
取上述产品检测其核磁：
1H-NMR（300MHz, DMSO_d6）：4.89(s, 1H); 3.85(s, 1H);
3.41(m, 4H); 3.35(m, 6H) ; 2.01(s, 1H)。19F-NMR（300MHz, DMSO_d6）：-80.97(s, 3F); -118.91(s,
2F); -121.76(s, 2F); -122.19 (s, 2F) ; -122.51(s, 2F); -126.10(s, 2F)。
实施例
4
本实施例提供一种含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂，其具有如下结构：N-全氟2,5-二甲基-3,6-二氧杂壬酰胺丙基甜菜碱的
本实施例提供的上述含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂是按照以下步骤制备得到的：
（1）制备中间产物N-全氟(2,5-二甲基-3,6-二氧杂壬酸)酰基-N´,N´-二甲基1,3-丙二胺
在装有搅拌和滴加漏斗的100 mL三口圆底烧瓶中加入0.05 mol（5.1g）N´,N´-二甲基-1,3-丙二胺和20 mL无水乙醚，反应体系冷却到0℃以下。在搅拌下，将0.02 mol（9.7g）2,5-双(三氟甲基)-3,6-二氧杂十一氟代壬酰氟通过充分干燥的滴液漏斗滴入反应体系中。滴完后，升至室温。再搅拌反应12 h。GC跟踪反应终点。反应完毕，反应混合物用10%氢氧化钠洗涤两次。分出有机层（乙醚层），再用10mL水洗涤一次，然后采用无水硫酸镁干燥，回收乙醚，真空蒸馏回收过量的N´,N´-二甲基-1,3-丙二胺。得到10.7g黄色粘稠液体的产物，产率94%。产品也可以采用柱层析进一步纯化。
其反应过程如下所示：
取上述产品检测其核磁：
1H-NMR(400MHz,CDCl3)：2.01(s,2H)；1.57(s,2H)；1.26(s,6H)；0.89(s,2H)。19F-NMR(400MHz,CDCl3)：-80.15(s,3F)；-81.46(s,3F)；-82.60(s,3F)；-129.70(s,2F)；-129.79(s,2F)；-132.64(s,2F)；-145.14(s,1F)；-145.34(s,1F)
(2)合成N-全氟2,5-二甲基-3,6-二氧杂壬酰胺丙基甜菜碱
在配有搅拌的100mL圆底烧瓶中，分别加入0.024mol(2.8g)的氯乙酸钠与0.01mol(5.7g)N-全氟(2,5-二甲基-3,6-二氧杂壬酸)酰基-N′,N′-二甲基1,3-丙二胺和40mL异丙醇/水混合溶剂(3:1)，搅拌回流反应24小时，TLC检测原料的消耗，以此判断反应终点。反应完毕后，真空旋转蒸发回收溶剂。将剩余物加入异丙醇中溶解，过滤除去过量的氯乙酸钠，再真空旋转蒸发回收异丙醇。冷却得到浅黄色膏状粗产品。粗产品可用乙酸乙酿/甲醇(1:1)重结晶，得到5.2g浅黄色固体产品，产率为83％。
其反应过程如下所示：
取上述产品检测其核磁：
1H-NMR(400MHz,DMSO_d6)：3.60(t,2H)；3.49(s,2H)； 2.53-2.50(s,2H)；2.25(s,6H)；1.74-1.68(m,2H)。19F-NMR(400MHz,DMSO_d6)：-82.39(s,3F)；-83.16(s,3F)；-83.62(s,3F)；-130.24(s,2F)；-131.15(s,2F)；-132.23(s,2F)；-132.81(s,1F)
实施例5
本实施例提供一种含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂，其具有如下结构：N-全氟2,5-二甲基-3,6-二硫杂壬酰胺丙基羧酸甜菜碱:
本实施例提供的上述含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂是按照以下步骤制备得到的：
(1)制备中间产物N-全氟(2,5-二甲基-3,6-二硫杂壬酸)酰基-N′,N′-二甲基1,3-丙二胺
在装有搅拌和滴加漏斗的100mL三口圆底烧瓶中加入0.05mol(4.5g)N′,N′-二甲基-1,3-丙二胺和20mL无水乙醚，反应体系冷却到0℃以下。在搅拌下，将0.02mol(10.6g)2,5-双(三氟甲基)-3,6-二硫杂十七氟代壬酰氟和10mL乙醚的混合液通过充分干燥的滴液漏斗滴入反应体系中。滴完后，升至室温。再搅拌反应6h。GC跟踪反应终点。反应完毕，反应混合物用10mL饱和碳酸钠溶液洗涤2次。分出有机层(乙醚层)，再经水洗1次，然后采用无水硫酸镁干燥，回收乙醚，真空蒸馏除去过量的N′,N′-二甲基-1,3-丙二胺。得到10.6g黄色粘稠液体产物，产率96％。产品也可以采用柱层析进一步纯化。
其反应过程如下所示：
取上述产品检测其核磁：
1H-NMR(400MHz,CDCl3)：2.01(s,2H)；1.57(s,2H)；1.26(s,6H)；0.89(s,2H)。19F-NMR(400MHz,CDCl3)：-80.15(s,3F)；-81.46(s,3F)；-82.60(s,3F)；-129.70(s,2F)；-129.79(s,2F)；-132.64(s,2F)；-145.14(s,1F)；-145.34(s,1F)。
(2)合成N-全氟2,5-二甲基-3,6-二硫杂壬酰胺丙基羧酸甜菜碱
在配有搅拌的100 mL圆底烧瓶中，分别加入0.024 mol（2.8 g）的氯乙酸钠与0.01 mol（6g）N-全氟(2,5-二甲基-3,6-二氧杂壬酸)酰基-N´,N´-二甲基1,3-丙二胺和40 mL乙二醇单甲醚/水混合溶剂(3:1)，搅拌回流反应24小时，TLC检测判断反应终点。反应完毕后，真空旋转蒸发回收溶剂。将剩余物加入异丙醇中溶解，过滤除去过量的氯乙酸钠，再真空旋转蒸发回收异丙醇。冷却得到淡黄色膏状粗产品。粗产品可用乙酸乙酯/甲醇(1:1)重结晶，得到6.2g淡黄色固体，产品产率94%。
其反应过程如下所示：
取上述产品检测其核磁：
1H-NMR(400MHz,DMSO_d6)：3.49(s,2H)；2.50(s,2H)；2.25(s, 6H)；1.74-1.68(m,2H)。
19F-NMR（400MHz, DMSO_d6）：-82.39(s, 3F)；-83.16(s, 3F)；-83.62(s, 3F)；-130.24(s, 2F)；-131.15(s, 2F)；-132.23(s, 2F)；-132.81(s, 1F)。
实施例
6
本实施例提供一种含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂，其具有如下结构：N-（2-全氟己基）乙胺丙基甜菜碱:
本实施例提供的上述含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂是按照以下步骤制备得到的：
（1）制备中间产物： N-(2-全氟己基)乙基-N´,N´-二甲基1,3-丙二胺
在装有搅拌、冷凝管和滴加漏斗的100 mL 三口圆底烧瓶中加入0.05 mol（23.7g）2-全氟己基-1-碘乙烷和50mL乙醇水溶液（2:1），搅拌混合；再加入0.06 mol（6.2g）N´,N´-二甲基-1,3-丙二胺和2gKOH，使反应体系的pH值保持在10~11的范围。搅拌加热回流2~8h，GC跟踪反应终点。反应完毕，真空旋转蒸发回收溶剂和过量的N´,N´-二甲基-1,3-丙二胺。将剩余物溶解于乙酸乙酯中，水洗除去无机盐，无水硫酸镁干燥，真空旋转蒸发回收乙酸乙酯。得到21g黄色粘稠液体产物，产率94%。产品也可以采用柱层析进一步纯化。
其反应过程如下所示：
取上述产品检测其核磁：
1H-NMR（400MHz, CDCl3）：1.580(2H，q); 1.73(2H，q); 2.15( 6H，s); 2.36(2H，t)；2.54（2H，t），2.70（2H，t）。19F-NMR（400MHz, CDCl3）：-97.89(s, 3F); -118.23(s,
2F); -117.65(s, 2F); -126.86(s, 2F); -116.20(s, 2F)。
（2）合成N-（2-全氟己基）乙胺丙基甜菜碱
在装配有搅拌的100 mL圆底烧瓶中，分别加入0.024 mol（2.8 g）的氯乙酸钠与0.01 mol（4.5 g）N-(2-全氟己基)乙基-N´,N´-二甲基1,3-丙二胺和40 mL乙二醇单甲醚/水混合溶剂(2:1)，搅拌回流反应8~12小时，TLC检测原料的消耗，以此判断反应终点。反应完毕后，真空旋转蒸发回收溶剂。将剩余物加入异丙醇中溶解，过滤除去过量的氯乙酸钠，再真空旋转蒸发回收异丙醇。冷却得到浅黄色膏状粗产品。粗产品可用乙酸乙酿/甲醇(1:1)重结晶，得到4.2g浅黄色固体产品，产率93.8%。
其反应过程如下所示：
取上述产品检测其核磁：
1H-NMR（400MHz, DMSO_d6）：1.72(q, 2H); 1.85(s, 2H);
2.52(m, 4H); 3.30(m, 2H) ;3.30(s, 6H)；4.35（s，2H）。19F-NMR（400MHz, DMSO_d6）：-90.26 (s, 3F); -116.53(s,
2F); -118.67(s, 2F); -119.29(s, 2F) ; -124.73(s, 2F); -112.90(s, 2F)。
实施例
7
本实施例提供测定部分含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂的表面张力，采用铂金板法进行测定，其中蒸馏水溶液0.1%，RT，测定数据如表1所示。
[0042]
表1 含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂的表面张力
*附：人工海水配制(盐度3.34％,克/升水):NaCl(26.726),MgCl2(2.25),MgSO4(3.25),CaCl2(1.153),NaHCO3(0.120),KCl(0.721),NaBr(0.058),Na2SiO3(0.0025),Na2Si4O9(0.0015)。
Claims (10)
1.一种含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂，其特征在于化合物的化学通式为：
其中
Rf为C3-C20含氟的碳链基团，为CH2，基团中的任一种，
R1为C3-C5烷烃链的二价基团，R2为C1-C3烷烃链的二价基团，R3和 R4为C1-C6的烷烃基或末端为羟基取代的羟烃基。
2. 根据权利要求1所述的一种含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂，其特征在于：所述的含氟的碳链基团的含碳个数为3-20个。
3.根据权利要求1或2所述的一种含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂，其特征在于：所述的含氟的碳链基团可以为全氟烷烃基、直链中插入氧原子的全氟烷基、直链中插入硫原子的全氟烷基或末端有氢取代的全氟烷烃基中的任意一种。
4.根据权利要求3所述的一种含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂，其特征在于：所述的直链中插入氧原子的全氟烷基可以为如下基团的任一种：-CF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF(CF3)2、-CF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCFCF2CF3、-CF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)O
CF2CF(CF3)2、
-CF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)O
CF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)2。
5.根据权利要求3所述的一种含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂，其特征在于：所述的直链中插入硫原子的全氟烷基可以为如下基团的任一种：
-CF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF(CF3)2、
-CF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCFCF2CF3、
-CF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)2、 -CF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)SCF2CF(CF3)2。
6.根据权利要求3所述的一种含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂，其特征在于：所述的末端有氢取代的全氟烷烃基可以为如下基团的任一种：-CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2H或-CF2CF2CF2CF2CF2CF2H
。
7.根据权利要求1所述的一种含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂，其特征在于：所述的C3-C5烷烃链的二价基团可以为如下基团的任一种：亚丙基、亚丁基、亚戊基。
8.根据权利要求1所述的一种含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂，其特征在于：所述的C1-C3烷烃链的二价基团可以为如下基团的任一种：亚甲基、亚乙基、亚丁基。
9.根据权利要求1所述的一种含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂，其特征在于：所述的末端为羟基取代的羟烃基可以为如下基团的任一种：-CH2CH2OH、-CH2CH2CH2OH。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种含氟烃基羧酸甜菜碱型表面活性剂的制备方法，其包含下述步骤:
(i) 将2份-7份（摩尔数的比例）的单取代烷基二胺和适量的溶剂(乙醚或四氢呋喃)搅拌混合均匀；
在冰水浴下，慢慢滴加1份-6份（摩尔数的比例）全氟烃基酰卤化物(包括全氟烃基酰氯、全氟烃基酰及全氟烃酸酯)，升至室温，搅拌反应6-12h，得到全氟烃基酰胺中间体 ；
(ii) 将0.5份-1.5份（摩尔数的比例）全氟烃基酰胺中间体、1.9份-2.9份（摩尔数的比例）的氯代烷酸钠在适量的异丙醇水混合溶剂中回流反应20-28h，得到目标产物。
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