一种高分子量带有酰氟基团全氟聚醚过氧化物的合成方法转让专利
申请号 : CN201810308980.X
文献号 : CN108440748B
文献日 : 2020-06-16
发明人 : 吴庆 , 耿为利 , 郑磊 , 王宗令
申请人 : 浙江巨化技术中心有限公司
摘要 :
本发明公开了一种高分子量带有酰氟基团全氟聚醚过氧化物的合成方法，包括：1)在使用元素氟或次氟酸三氟甲酯作为引发剂的聚合反应中加入臭氧、二氟化氧、氧化二氯等过氧化物的一种或几种混合作为助剂；2)使用氧气或液氧作为原料；3)反应温度范围从‑100℃～‑30℃，最优为‑100℃～‑45℃；4)反应压力范围从常压～200KPa，最优为常压～100KPa。本发明通过添加助剂，或改变加入的氧的温度，或改变工艺条件达到提高高分子量全氟聚醚中间产物的含量，达到降低低分子量全氟聚醚中间产物含量的目的。
权利要求 :
1.一种高分子量带有酰氟基团全氟聚醚过氧化物的合成方法，其特征在于：该合成方法是使用引发剂与助剂直接将氧与全氟单体合成带有酰氟基团的全氟聚醚过氧化物，所述助剂为臭氧、二氟化氧、氧化二氯或过氧化物中的一种或两种以上的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种高分子量带有酰氟基团全氟聚醚过氧化物的合成方法，其特征在于：所述助剂的加入量与所述引发剂的加入量的比例为(0.01～1):1。
3.根据权利要求1所述的一种高分子量带有酰氟基团全氟聚醚过氧化物的合成方法，其特征在于：所述氧包括氧气或液氧。
4.根据权利要求1所述的一种高分子量带有酰氟基团全氟聚醚过氧化物的合成方法，其特征在于：所述合成方法的反应温度范围为-100℃～-30℃。
5.根据权利要求4所述的一种高分子量带有酰氟基团全氟聚醚过氧化物的合成方法，其特征在于：所述合成方法的反应温度范围为-100℃～-45℃。
6.根据权利要求1所述的一种高分子量带有酰氟基团全氟聚醚过氧化物的合成方法，其特征在于：所述合成方法的反应压力范围为常压～200KPa。
7.根据权利要求6所述的一种高分子量带有酰氟基团全氟聚醚过氧化物的合成方法，其特征在于：所述合成方法的反应压力范围为常压～150KPa。
说明书 :
一种高分子量带有酰氟基团全氟聚醚过氧化物的合成方法
技术领域
[0001] 本发明属于有机化学领域，具体涉及一种高分子量带有酰氟基团全氟聚醚过氧化物的合成方法。
背景技术
[0002] 使用氟气、次氟酸三氟甲酯、氟气与次氟酸三氟甲酯混合作为引发剂，在低温下将氧气与全氟单体，直接反应合成带有酰氟基团的全氟聚醚过氧化物的方法，在专利CN1049670A与国外专利US5149842中已有报道。
[0003] 使用上述专利报道的合成方法，得到的全氟聚醚中间产物(带有酰氟基团的过氧化物)分子量分布从几百到几十万，并且总体呈现低分子量(＜1000) 与高分子量(＞10000)全氟聚醚中间产物含量较低，中间分子量(3000～4000) 全氟聚醚中间产物含量较高的分布态势。由于不同分子量的全氟聚醚油的价格相差较大，尤其是高分子量的全氟聚醚油最终价格可能数倍于低分子量的全氟聚醚油。而中间分子量的全氟聚醚油，尤其是中间分子量的全氟聚醚油在市场上的需求量一直偏低。
[0004] 虽然USP4755330中，介绍了使用催化剂可以将较高分子量的全氟聚醚油分解成为低分子量的全氟聚醚中间产物，但是其中的损耗较大，该方法并不经济。为了适应市场需求，保证利润率，必须寻找一种合适的合成方法，可以使得合成的产物中，价值较高的高分子量产物含量上升，价值较低的低分子量产物的含量降低。
发明内容
[0005] 本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种高分子量带有酰氟基团全氟聚醚过氧化物的合成方法的技术方案，通过添加助剂，或改变加入的氧的温度，或改变工艺条件达到提高高分子量全氟聚醚中间产物的含量，达到降低低分子量全氟聚醚中间产物含量的目的。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种高分子量带有酰氟基团全氟聚醚过氧化物的合成方法，其特征在于：
[0007] 该合成方法是使用引发剂与助剂直接将氧与全氟单体合成带有酰氟基团的全氟聚醚过氧化物。
[0008] 进一步，助剂为臭氧、二氟化氧、氧化二氯或过氧化物中的一种或两种以上的混合物。
[0009] 进一步，助剂的加入量与引发剂的加入量的比例为(0.01～1):1。
[0010] 进一步，氧包括低温氧气或液氧，加入氧气的温度为-100℃～-30℃，最佳温度为-100℃～-50℃，氧气可以与引发剂(氟气、次氟酸三氟甲酯)、助剂混合后共同加入，也可以氧气、引发剂、助剂分别加入，液氧的加入不仅可以参与反应，还有助于控制反应温度，大大降低了反应过程中冷媒的需求量。
[0011] 进一步，合成方法的反应温度范围为-100℃～-30℃。
[0012] 优选后，合成方法的反应温度范围为-100℃～-45℃。
[0013] 进一步，合成方法的反应压力范围为常压～200KPa。
[0014] 优选后，合成方法的反应压力范围为常压～150KPa。
[0015] 通过在该反应中加入括臭氧、二氟化氧、氧化二氯等过氧化物的一种或几种混合物作为助剂，可以有效的提高高分子量全氟聚醚中间产物的含量，同时也能够降低低分子量全氟聚醚中间产物的含量。另外，降低加入氧气的温度甚至使用液氧也可以有效降低低分子量全氟聚醚中间产物的含量，提高高分子量全氟聚醚中间产物的含量。降低反应温度、提高反应压力均可以提高高分子量全氟聚醚中间产物的含量，降低低分子量全氟聚醚中间产物含量。
[0016] 本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
[0017] (1)无需原有工艺设备的改变，即可实施，方法简便，效果明显。
[0018] (2)使用低温氧气或液氧可以有效控制反应温度，降低了冷媒的需求量，降低能耗。
[0019] 本发明提供了一种高分子量带有酰氟基团全氟聚醚过氧化物的合成方法的技术方案，通过添加助剂，或改变加入的氧的温度，或改变工艺条件达到提高高分子量全氟聚醚中间产物的含量，达到降低低分子量全氟聚醚中间产物含量的目的。
附图说明
[0020] 下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0021] 图1为本发明种高分子量带有酰氟基团全氟聚醚过氧化物的合成方法中的红外分析结果；
[0022] 图2为本发明中GPC测定结果；
[0023] 图3为本发明中核磁氟谱。
具体实施方式
[0024] 本发明一种高分子量带有酰氟基团全氟聚醚过氧化物的合成方法：
[0025] 该方法是使用引发剂与助剂直接将氧与全氟单体合成带有酰氟基团的全氟聚醚过氧化物，助剂为臭氧、二氟化氧、氧化二氯或过氧化物中的一种或两种以上的混合物，助剂的加入量与引发剂的加入量的比例为0.01～1:1，氧包括氧气或液氧，加入氧的温度为-100℃～-30℃，最佳为-100℃～-50℃，氧气可以与引发剂(氟气、次氟酸三氟甲酯)、助剂混合后共同加入，也可以氧气、引发剂、助剂分别加入，液氧的加入不仅可以参与反应，还有助于控制反应温度，大大降低了反应过程中冷媒的需求量，反应的反应温度范围为-100℃～-
30℃，反应温度优选为-100℃～-45℃，反应的反应压力范围为常压～200KPa，反应压力优选为常压～150KPa。
30℃，反应温度优选为-100℃～-45℃，反应的反应压力范围为常压～200KPa，反应压力优选为常压～150KPa。
[0026] 下面通过具体的实施例对本发明做进一步解释，这些实施例仅用于例证的目的，并不限制本发明的保护范围。
[0027] 实施例1
[0028] 将200g六氟丙烯冷凝到一个0.5L容积的带搅拌带夹套的不锈钢反应釜中，不锈钢反应釜上部连接不锈钢冷凝器用于冷凝六氟丙烯，不锈钢反应釜内部有插到底部的进气管。不锈钢反应釜夹套内通入冷媒，一直维持反应温度低于-55 ℃。开动搅拌，在2.5h内分别以2L/h的速度通入-80℃的无水氧气，2.5L/h 的速度加入次氟酸三氟甲酯(CF3OF)，0.7L/h的速度加入氟气浓度为20％(V％) 的氟氮混合气，0.28L/h的速度加入臭氧，控制反应压力为常压。反应结束后，将未反应的六氟丙烯和反应产物进行蒸馏，得到85克的粗产品，粗产品是无色透明的粘性油体。
[0029] 粗产品进行红外分析，与碘量分析，化学滴定测定数均分子量，通过GPC 测定分子量分布，通过核磁氟谱确定其结构。
[0030] 红外分析结果详见说明书附图1。
[0031] -1特征吸收峰位(cm ) 判定结果
1897.70 酰氟
1780.95 羧酸
1150-1030 烷基过氧化物可能存在
1897.70 酰氟
1780.95 羧酸
1150-1030 烷基过氧化物可能存在
[0032] 化学滴定测定数据：
[0033] 碘量法测定活性氧含量为0.85％；
[0034] 通过化学滴定，测得产物的数均分子量为6500。
[0035] GPC测定结果详见说明书附图2。
[0036] 经过面积归一计算，平均分子量约为6800。
[0037] 核磁氟谱详见说明书附图3。
[0038] 核磁确定其结构式为：CF3O-(CF(CF3)CF2O)m-(CF2O)n-(CFO(CF3))P-COF，在19F-NMR图谱中，化学位移-146ppm处-的信号表示的是-(CF(CF3)CF2O)中的-CF- 基团，-131ppm处的信号表示的是-(CFO(CF3))中的-CF-基团，-55ppm处的信号表示的是-(CF2O)中-CF2-基团，-57ppm处的信号表示的是CF3O-中CF3-基团， -81～-82ppm处的信号表示的是-(CF(CF3)CF2O)中CF3-和CF2-基团。
[0039] 例2-10
[0040] 在例1的反应装置中改变试验条件，使用200g六氟丙烯反应，反应时间2.5h, 反应条件见下表：
[0041]
[0042] 反应后经过核磁与红外检测，确定其结构与例1得到的产物一致，反应结果见下表：
[0043] 过氧化物含量(％) 数均分子量 GPC测定平均分子量 产物质量(g) 例1 0.85 6500 6800 85例2 0.91 7300 7500 87
例3 1.21 8500 8600 88
例4 1.33 8800 8900 87
例5 1.41 8800 9000 88
例6 1.44 8900 9200 88
例7 1.44 9000 9200 88
例8 1.52 9500 9500 87
例9 1.56 9800 9800 89
例10 1.65 10000 10000 88
例3 1.21 8500 8600 88
例4 1.33 8800 8900 87
例5 1.41 8800 9000 88
例6 1.44 8900 9200 88
例7 1.44 9000 9200 88
例8 1.52 9500 9500 87
例9 1.56 9800 9800 89
例10 1.65 10000 10000 88
[0044] 从结果中可以看出，产物的平均分子量明显上升，GPC测定发现高分子量产物含量上升明显。
[0045] 例11-20
[0046] 在例1的反应装置中改变试验条件，使用100g六氟丙烯与100g四氟乙烯进行反应，反应时间2.5h，反应条件见下表：
[0047]
[0048]
[0049] 反应结果见下表：
[0050] 过氧化物含量(％) 数均分子量 GPC测定平均分子量 产物质量(g) 例11 1.41 8800 9000 88
例12 1.44 8900 9200 89
例13 1.44 9000 9200 90
例14 1.52 9500 9500 90
例15 1.56 9800 9800 89
例16 1.65 10000 10000 89
例17 1.73 12000 12000 89
例18 1.72 12000 12000 90
例19 1.75 12000 12000 90
例20 1.77 12000 12000 90
例12 1.44 8900 9200 89
例13 1.44 9000 9200 90
例14 1.52 9500 9500 90
例15 1.56 9800 9800 89
例16 1.65 10000 10000 89
例17 1.73 12000 12000 89
例18 1.72 12000 12000 90
例19 1.75 12000 12000 90
例20 1.77 12000 12000 90
[0051] 产物的平均分子量上升明显，同时GPC测定产物中高分子量产物含量上升明显。
[0052] 例21-23
[0053] 在例1的反应装置中改变试验条件，使用100g三氟一氯甲烷做溶剂，100g 四氟乙烯进行反应，反应时间1.5h，反应条件见下表：
[0054]
[0055] 反应结果见下表：
[0056] 过氧化物含量(％) 数均分子量 GPC测定平均分子量 产物质量(g) 例21 1.81 13000 13000 67例22 1.84 13000 13000 67
例23 1.84 14000 14000 69
例23 1.84 14000 14000 69
[0057] 本发明提供了一种高分子量带有酰氟基团全氟聚醚过氧化物的合成方法的技术方案，通过添加助剂，或改变加入的氧的温度，或改变工艺条件达到提高高分子量全氟聚醚中间产物的含量，达到降低低分子量全氟聚醚中间产物含量的目的。
[0058] 以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。