[发明专利]一种全氟聚醚润滑油基础油的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种全氟聚醚润滑油基础油的合成方法，属于全氟聚醚润滑油合成领域。

背景技术

全氟聚醚是一种重要的有机氟化工产品，由于其具有低表面能、高热力学稳定性、不燃性、高化学惰性、低摩擦系数等优良性能，使得全氟聚醚及其相关产品广泛应用于航天航空、电子、机械和核工业等领域的润滑，在世界范围内有着较大的需求。但是由于全氟聚醚的合成工艺复杂且条件苛刻，生产工艺急需进一步改进，以降低生产成本，提高收率，并合成不同聚合度的全氟聚醚产品。

全氟聚醚是指以全氟烯烃氧化物为原料在一定条件下聚合得到一种液态聚合物。其经过稳定化处理后可作为航空航天或核工业等特殊环境下的润滑油使用、经过端基反应生成酯类或酰胺类等不同种类的改性产品。全氟聚醚的分子结构与普通烃类聚醚相似，由于氟原子较大的电负性，使分子间吸引力更小，具有较小的表面张力，因此全氟聚醚拥有更好润滑性和渗透性。全氟聚醚分子中的 C-F 键对主链有很强的屏蔽作用，使得其具有非常高的抗氧化性、化学惰性、抗腐蚀性和抗辐射性，由六氟环氧丙烷制备的氟醚油，能应用于苛刻的环境下，是一种性能优异的特殊润滑油。

目前全氟聚醚的主要生产方法有两种，一种是以四氟乙烯或六氟丙烯的光氧化聚合技术，这种生产技术成本相对低廉，但是收率低，工艺复杂，危险程度高；另一种是以全氟环氧丙烷或四氟杂环氧丁烷为原料的阴离子聚合技术，这种方法工艺流程相对简单，生产安全，但是具有更严格反应条件，原料的纯度、反应温度等条件均会对反应中原料转化率，产物的平均聚合度产生较大影响。

阴离子聚合法生产的全氟聚醚酰氟需要经过脱羰基稳定化处理后才能拥有较好的性能，目前主要的脱羰基方法有三种，一种是以五氟化锑等直接对全氟聚醚酰氟脱羰基，这种方法使用的催化剂具有较高的危险性；一种是以碱水解脱羰生产含氢烷基，再经过氟化物氟化之后生产全氟聚醚油两步反应，这种方法工艺繁琐；一种是以光辐射使两分子全氟聚醚酰氟脱一氧化碳和光酰氟，这种方法产危险性较大产物光酰氟，使用较少。

现有公开技术采用金属氢化物对六氟环氧丙烷进行除杂，并添加稀释剂，降低物料粘度，制备全氟聚醚工艺。这种工艺存在着稀释剂难以回收利用，六氟环氧丙烷转化率较低，产物平均相对分子质量较低等问题，难以满足工业需要；使用贵重过渡金属卤盐作为脱羰基催化剂，成本居高不下；常规生产工艺在-30℃～-60℃，能耗大，生产成本高。同时在聚合产物稳定化处理过程中不仅工艺繁琐，产生大量浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种全氟聚醚润滑油基础油的合成方法，它解决了目前合成全氟聚醚油的方法，它存在着稀释剂难以回收利用，使用贵重过渡金属卤盐作为脱羰基催化剂成本高，反应温度非常低，能耗大，成本高等问题。

本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：

一种全氟聚醚润滑油基础油的合成方法，通过以下步骤实现：

（1）合成全氟聚醚酰氟（CF3CF2(CF2OCF(CF3))nCOF）：在带有搅拌机的不锈钢压力容器中加入碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、甲基丙烯酸酯中至少一种作为溶剂，加入碘化铯、碘化铷、碘化钾中至少一种作为催化剂，加入苯甲酰氟、二氟乙酰氟中至少一种作为引发剂，抽真空冷却至0℃～-30℃，开启搅拌，并通入六氟环氧丙烷气体原料，反应完成后分离出液相产物，得到全氟聚醚酰氟；

（2）脱羰基封端合成全氟聚醚油：取步骤（1）所得的全氟聚醚酰氟置于不锈钢压力容器内，在氮气保护下加入溶剂和脱羰基催化剂，其中，溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、甲基丙烯酸酯中至少一种，脱羰基催化剂为硝酸铜、硝酸铁、硝酸钙中至少一种，恒温加热至0℃～150℃，反应完成后分液可得全氟聚醚油产物。

作为优选实例，所述溶剂加入氢化铝锂回流1～3h得到除水溶剂。

作为优选实例，所述步骤（1）中催化剂经过60～120℃抽真空烘干1～3h。

作为优选实例，所述步骤（1）中六氟环氧丙烷是经过氢化铝锂－氯化钙－分子筛除杂后的纯净六氟环氧丙烷气体。