一种特种氟醚低聚物的制备方法_3

文档序号:9390833阅读:来源:国知局
液体,密度约为1.68克/毫升。
[0022]实施例4 (高分子量>1500氟醚低聚物的制备)
在一个约10升内容积的光化反应釜内,首先用氮气排氧及除湿,夹套温度降低至零下70度,然后往釜里通入9.5公斤的含氟单体A(80%六氟丙烯,20%四氟乙烯),0.5公斤的含氟单体B:全氟丙烯基丙基醚CF2=CFCF2-0-C3F7,此时混合含氟单体基本全部液化,开搅拌,并开紫外灯功率约300瓦,开始往釜底通入氧气(约3.8升/分钟),不加任何分子量调节剂,釜内温度控制在零下35?零下40°C左右,反应约8小时后停止搅拌,未反应单体排出,降压,反应物放料,获得约2.68公斤的平均分子量约>1000的氟醚低聚物透明液体,密度约为1.67克/晕升。
[0023]实施例5 (高分子量>1500氟醚低聚物的制备)
在一个约10升内容积的光化反应釜内,首先用氮气排氧及除湿,夹套温度降低至零下70度,然后往釜里通入6.5公斤的含氟单体A (99%六氟丙烯,1%四氟乙烯),3.5公斤的含氟单体B:全氟丙烯基乙基醚CF2=CFCF2-0-C2F5,此时混合含氟单体基本全部液化,开搅拌,并开紫外灯功率约300瓦,开始往釜底通入氧气(约4.2升/分钟),不加任何分子量调节剂,釜内温度控制在零下35?零下40°C左右,反应约8小时后停止搅拌,未反应单体排出,降压,反应物放料,获得约2.89公斤的平均分子量约>1500的氟醚低聚物透明液体,密度约为1.68克/晕升。
[0024]实施例6 (氟醚表面活性剂制备)
在5升水解反应爸内加入I公斤去尚子水和1.8公斤的分子量在300?1500的氟醚低聚物(从实施例1中所获得),并搅拌升温,釜内温度维持至约180°C,氟醚低聚物的不稳定端基(如酰氟-C0F,酰氯-COCl等)被水解成羧酸端基,反应时间约3小时,釜内温度维持在150~190°C ;反应后让反应液静置后分层,上层水溶液吸出去除,水解爸内再加入约I公斤的干净去离子去清洗反应物,常温下搅拌半小时左右,再将上层水溶液吸出去除,如此重复所述清洗方3次,反应物出料,制得含羧酸端基的氟醚表面活性剂,其酸值为81,其表面张力在水里0.1%的浓度约为?18牛顿/米(N/m),优于全氟辛酸的表面活性?20牛顿/米(N/m) ο
[0025]实施例7 (氟醚表面活性剂制备)
在5升水解反应爸内加入I公斤去尚子水和1.5公斤的分子量在300?1500的氟醚低聚物(从实施例2中所获得),并搅拌升温,釜内温度维持至约170°C,氟醚低聚物的不稳定端基(如酰氟-C0F,酰溴-COBr等)被水解成羧酸端基,反应时间约2小时,釜内温度维持在130~180°C ;反应后让反应液静置后分层,上层水溶液吸出去除,水解爸内再加入约I公斤的干净去离子去清洗反应物,常温下搅拌半小时左右,再将上层水溶液吸出去除,如此重复所述清洗方3次,反应物出料,制得含羧酸端基的氟醚表面活性剂,其酸值为98,其表面张力在水里0.1%的浓度约为?16牛顿/米(N/m),优于全氟辛酸的表面活性?20牛顿/米(N/m) ο
[0026]实施例8 (氟醚表面活性剂制备)
在5升水解反应爸内加入I公斤去尚子水和1.9公斤的分子量在300?1500的氟醚低聚物(从实施例3中所获得),并搅拌升温,釜内温度维持至约130°C,氟醚低聚物的不稳定端基(如酰氟-C0F,酰氯-COCl等)被水解成羧酸端基,反应时间约4小时,釜内温度维持在100~150°C ;反应后让反应液静置后分层,上层水溶液吸出去除,水解爸内再加入约I公斤的干净去离子去清洗反应物,常温下搅拌半小时左右,再将上层水溶液吸出去除,如此重复所述清洗方3次,反应物出料,制得含羧酸端基的氟醚表面活性剂,其酸值为66,其表面张力在水里0.1%的浓度约为?13牛顿/米(N/m),优于全氟辛酸的表面活性?20牛顿/米(N/m) ο
[0027]实施例9 (氟醚油制备-偶合反应)
在5升的偶合反应釜里,将2公斤的平均分子量在1500以上的氟醚低聚物未水解粗产物(来自实施例4)在釜里进行高温偶合反应,偶合反应是靠种光化反应,靠紫外光在高温下去除氟醚低聚物的过氧键及不稳定端基,把过氧键Rf-O-O-Rf转化成Rf-O-Rf,也把不稳定端基如酰氟-COF等靠紫外光能打断,造成Rf-的自由基,两个Rf-的自由基可偶合成为稳定氟醚链接。偶合温度控制在100到150度之间。反应时间约6小时,光化偶合后有氟代光气副产物出现,用碱水中合收集成废水。获得约1.89公斤的偶合好的氟醚油。
[0028]实施例10 (氟醚油制备-氟化反应)
在5升的氟化反应釜里,将2公斤的平均分子量在1500以上的氟醚低聚物未水解粗产物(来自实施例5)在釜里进行氟元素(F2)氟化处理,反应条件是用氟化反应釜先用氮气排氧后,通入氟气/氮气(20:80莫尔比)的混合气体进入氟醚有粗产物,是种气液反应,开搅拌,务使气液搅拌反应充足,使端基能彻底被氟化成较稳定端基如-CF3等。反应温度控制在90到120度,反应压力在6?7大气压,反应时间约12小时。有氟代光气副产物出现,所有尾气用碱水中合收集成废水处理。获得约1.87公斤的端基稳定的氟醚油。
[0029]实施例11 (氟橡胶乳液的制造:不含全氟辛酸、含氟醚羧酸)
在一个约20升的高压反应釜内,首先加入1L的去离子水和90g的氟醚羧酸铵(来自实施例6,酸值约81),把釜里抽真空排氧(直到氧含量< 20 ppm),开搅拌,釜内温度升到约70°C,然后往釜里通入偏氟乙烯和六氟丙烯和全氟甲基乙烯基醚的混合气体(60:30:10莫尔比),釜内压力达到约25公斤。釜内加入5克过硫酸铵(事先溶于500毫升水中)作为引发剂,开始共聚反应,釜内温度维持在80~100°C,反应过程中通过混合气体使釜内压力维持在约25公斤,持续反应到乳液固含量达到约33%,将釜内温度降至室温后,停止搅拌,未反应单体排出,降压,反应物放料,获得稳定氟橡胶乳液,证明氟醚羧酸可替代全氟辛酸做聚合反应,其初级粒子的平均粒径约120nm。取小样乳液经破乳,凝聚,干燥后,检测此氟橡胶无熔点,密度约为1.79 g/cm3。氟橡胶的低温柔韧性的脆化温度约为零下33度。
[0030]实施例12 (低温氟橡胶制备:不含全氟辛酸、含氟醚羧酸及氟醚油)
在一个约20升的高压反应釜内,首先加入1L的去离子水和90g的氟醚羧酸铵(来自实施例7,酸值约98)和160克的氟醚油(来自实施例9),把釜里抽真空排氧(直到氧含量<20 ppm),开高速搅拌预乳化氟醚油,釜内温度升到约70°C,然后往釜里通入偏氟乙烯和六氟丙烯和全氟丙基乙烯基醚的混合气体(50:30:20莫尔比),釜内压力达到约25公斤。釜内加入5克过硫酸铵(事先溶于500毫升水中)作为引发剂,开始共聚反应,釜内温度维持在80~100°C,反应过程中通过混合气体使釜内压力维持在约25公斤,持续反应到乳液固含量达到约29%,将釜内温度降至室温后,停止搅拌,未反应单体排出,降压,反应物放料,获得稳定氟橡胶乳液,证明氟醚羧酸可替代全氟辛酸做聚合反应,其初级粒子的平均粒径约90nm。取小样乳液经破乳,凝聚,干燥后,检测此氟橡胶无熔点,密度约为1.88 g/cm3ο此氟橡胶的低温柔韧性的脆化温度约为零下46度。
[0031]对比实施例1 (低分子量300?1500氟醚低聚物制备,不加氟单体B)
在一个约10升内容积的光化反应釜内,首先用氮气排氧及除湿,夹套温度降低至零下70度,然后往釜里通入10公斤的含氟单体A (70%六氟丙烯,30%四氟乙烯),不加含氟单体B,此时混合含氟单体基本全部液化,开搅拌,并开紫外灯功率约300瓦,开始往釜底通入氧气(约3.6升/分钟),同时也通入三氟一氯甲烷(约0.45升/分钟),釜内温度控制在零下35?零下40°C左右,反应约8小时后停止搅拌,未反应单体排出,降压,反应物放料,获得约1.66公斤的分子量约300?1500的氟醚低聚物透明液体,比重约为1.63。水解反应后,制得含羧酸端基的氟醚表面活性剂,其酸值为70,其表面张力在水里0.1%的浓度约为?21牛顿/米(N/m),没有全氟辛酸的表面活性?20牛顿/米(N/m)的好。在后续的氟橡胶聚合反应,所制得的乳液也比较全氟辛酸不稳定。
[0032]对比实施例2 (氟橡胶乳液的制造:含全氟辛酸、不含氟醚羧酸)
在一个约20升的高压反应釜内,首先加入1L的去离子水和90g的全氟辛酸铵,把釜里抽真空排氧(直到氧含量< 20 ppm),开搅拌,釜内温度升到约70°C,然后往釜里通入偏氟乙烯和六氟丙烯和全氟甲基乙烯基醚的混合气体(60:30:10莫尔比),釜内压力达到约25公斤。釜内加入5克过硫酸铵(事先溶于500毫升水中)作为引发剂,开始共聚反应,釜内温度维持在80~100°C,反应过程中通过混合气体使釜内压力维持在约25公斤,持续反应到乳液固含量达到约33%,将釜内温度降至室温后,停止搅拌,未反应单体排出,降压,反应物放料,获得稳定氟橡胶乳液,证明氟醚羧酸可替代全氟辛酸做聚合反应,其初级粒子的平均粒径约130nm。取小样乳液经破乳,凝聚,干燥后,检测此氟橡胶无熔点,密度约为1.78 g/cm3。氟橡胶的低温柔韧性的脆化温度约为零下27度。低温脆化温度没有用氟醚羧酸的好(对比实施例11)。
[0033]由此可见,本发明所用光化反应及特种氟单体,所获得的氟醚低聚物有许多意想不到、很有价值的应用。低分子量的氟醚低聚物可经水解后,制成氟醚羧酸,其表面张力低于全氟辛酸,可实验证明可替代全氟辛酸做含氟高分子分散乳液聚合。此特种氟醚低聚物还可制成耐高温氟醚油。很惊奇的是用此发明所述氟醚羧酸及氟醚油来一起搭配制备氟橡胶,实验证明所得的氟橡胶其耐低温性能比单用全氟辛酸的好,可制得对航天航空、汽车、半导体工业等密封材料市场所需:能耐零下40度的低温氟橡胶,此特种耐低温氟橡胶更能被市场接受。
[0034]以上实施例中所采用的检测方法叙述如下:
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