[发明专利]全氟聚醚的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种全氟聚醚的合成方法。

背景技术

全氟聚醚是一种无色透明的全氟高分子材料。与普通聚醚分子结构相比，全氟聚醚以C-F键代替了C-H键，具有强电负性的氟原子使得分子之间的吸引力小，具有更小的表面张力；同时C-F键对主链的屏蔽作用使其具有耐热、耐氧化、耐腐蚀、耐辐照和不燃等特性。高分子量全氟聚醚经过稳定化处理后具有低挥发性、较宽的液体温度范围和优异的粘度-温度特性，作为优异的润滑剂应用于航空航天工业、电子工业、电气工业和核工业等领域。

目前，全氟聚醚的生产技术主要有两种，一种是四氟乙烯或六氟丙烯的光氧化聚合技术，这种生产技术虽然生产成本较低，但是工艺复杂同时危险程度高；另外一种是全氟环氧化物，如六氟环氧丙烷或四氟氧杂环丁烷的阴离子聚合法，这种方法生产流程简单且安全，是目前应用较为广泛的生产方法，但是其反应条件，如原料纯度、反应温度和物料粘度对原料转化率、聚合物产物的平均分子量均有影响，这就使得制备的全氟聚醚产品平均分子量较低，且六氟环氧丙烷转化率较低，不能满足实际应用需求。

现有技术公开了采用金属氢化物对原料六氟环氧丙烷气体进行提纯，并添加六氟丙烯作为稀释剂，降低物料粘度，制备全氟聚醚的工艺，但是其存在着金属氢化物成本较高，稀释剂六氟丙烯难以回收，六氟环氧丙烷转化率较低的缺点，并且制备的全氟聚醚平均分子量较低，达不到工业要求。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种全氟聚醚的合成方法，使六氟环氧丙烷具有较高的转化率，且合成的全氟聚醚平均分子量较高。

本发明提供了一种全氟聚醚的合成方法，包括：

A）将第一体积份纯化后的六氟环氧丙烷气体与碱金属氟化物在非质子溶剂中，0℃～50℃进行反应得到低聚物；

B）将步骤A）得到的低聚物温度降至-40℃～-20℃，向其中加入第二体积份纯化后的六氟环氧丙烷气体，反应得到全氟聚醚。

优选的，所述纯化后的六氟环氧丙烷气体按照以下方法获得：

依次采用碱性物质和硅胶对六氟环氧丙烷气体进行纯化，得到纯化后的六氟环氧丙烷气体；所述碱性物质选自碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、碱土金属氧化物和氢氧化铝中的任意一种或几种。

优选的，所述第一体积份纯化后的六氟环氧丙烷气体与第二体积份纯化后的六氟环氧丙烷气体的总和与所述非质子溶剂的质量比为1:0.1～0.3。

优选的，所述第一体积份纯化后的六氟环氧丙烷气体与第二体积份纯化后的六氟环氧丙烷气体的体积比为1:3～5。

优选的，所述步骤B）具体为：将步骤A）得到的低聚物温度降至-30℃～-25℃，向其中加入第二体积份纯化后的六氟环氧丙烷气体，反应得到全氟聚醚。

优选的，所述第一体积份纯化后的六氟环氧丙烷气体与第二体积份纯化后的六氟环氧丙烷气体的总和与所述碱金属氟化物的摩尔比为50～100:1。

优选的，所述非质子溶剂为多甘醇二甲醚类化合物。

优选的，所述纯化后的六氟环氧丙烷气体与碱金属氟化物在非质子溶剂中反应的压强为负压。

与现有技术相比，本发明将第一体积份纯化后的六氟环氧丙烷气体与碱金属氟化物在非质子溶剂中，0℃～50℃进行反应得到低聚物；然后将得到的低聚物温度降至-40℃～-20℃，向其中加入第二体积份纯化后的六氟环氧丙烷气体，反应得到全氟聚醚。本发明采用分阶段加料控温的合成工艺，制备全氟聚醚，使得六氟环氧丙烷气体的转化率达到99%以上，并且制备的全氟聚醚具有较高的平均分子量；此外，本发明用碱性物质和硅胶对原料六氟环氧丙烷气体进行纯化，使原料气体达到使用要求的同时，使用的碱性物质和硅胶具有成本低廉、可重复使用的优点；同时在合成全氟聚醚的过程中，避免了稀释剂的使用，使得工艺简单，成本较低，适合工业化应用。

具体实施方式

本发明提供了一种全氟聚醚的合成方法，包括：

A）将第一体积份纯化后的六氟环氧丙烷气体与碱金属氟化物在非质子溶剂中，0℃～50℃进行反应得到低聚物；

B）将步骤A）得到的低聚物温度降至-40℃～-20℃，向其中加入第二体积份纯化后的六氟环氧丙烷气体，反应得到全氟聚醚。