[发明专利]一种基于核磁共振测定全氟聚醚的结构和分子量的方法

说明书

本发明公开了一种基于核磁共振测定全氟聚醚的结构和分子量的方法，具体包括，测定得到全氟聚醚溶液的氟谱谱图，通过面积归一化法计算全氟聚醚具有“端基氟”特性的氟原子峰面积和主链重复单元氟原子的峰面积，根据峰面积比和吸收峰强度推测计算其结构和分子量。本发明所提供的方法能同时表征全氟聚醚的结构和分子量，准确性高，操作方便迅速，环境友好，且实验成本低，可应用于光氧化法制备的全氟聚醚的结构和分子量的测定，具有重要的实用价值。

技术领域

本发明属于仪器分析技术领域，具体涉及一种基于核磁共振测定全氟聚醚的结构和分子量的方法。

背景技术

含氟表面活性剂是指碳-碳链中含有氟原子的一类表面活性剂，含氟表面活性剂在浓度低至0.01-0.2wt％时，就能使水相体系的表面张力降低至15-20mN/m；其化学性质极其稳定，具有抗氧化、耐酸碱及抗高温等特性。在合成含氟乳液、橡胶及树脂中使用含氟表面活性剂，不仅可以获得高分子量的含氟聚合物，而且能够提高含氟高聚物颗粒的稳定性。

在氟化工领域，全氟辛酸(PFOA)类化合物由于其优异的表面活性功能，作为含氟聚合物生产中的重要含氟表面活性剂已成功应用了几十年；然而，由于PFOA难降解，对人类健康和生存环境造成影响，PFOA和直链全氟辛基(C-8)衍生物逐渐被禁止使用，取而代之的是全氟聚醚(Perfluoropolyether)，全氟聚醚分子中仅有C、F和O三种元素，具有强电负性的氟原子使得分子间的吸引力小，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优异的抗氧化、抗腐蚀、抗辐射、耐热和不燃等特性，广泛应用在汽车、电子、医疗器械和航空航天等领域。

现有技术中，全氟聚醚主要采用六氟丙烯与三氟氯乙烯在氧气存在条件下发生光氧化反应，生成长链氟碳醚，再进行水解反应制得，其结构和分子量是衡量其应用性能的关键参数之一，但由于受全氟聚醚自身特性的影响，利用凝胶渗透色谱法只能测定其重均分子量，且流动相的选择存在困难，耗时较长，此外，大量有机溶剂的使用还会对环境造成污染，且色谱柱更换频率高，测试成本居高不下；粘度法虽然设备简单，操作方便，但其测定结果误差较大，且具有很大的局限性；端基分析法测定不仅需要借助其他分析手段确定全氟聚醚的化学结构，而且要求全氟聚醚分子链的末端具有可供化学分析的基团(如羧基和酯基等)，对于分子结构不明确的高分子量全氟聚醚，该法具有较大的分析误差。

核磁共振法因其具有的高灵敏度、高精确度、分析快速等优点已被广泛应用于有机化合物的结构解析和分子量计算中，然而，到目前为止，尚未见到有关核磁共振测定全氟聚醚的结构和分子量的方法的报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于核磁共振测定全氟聚醚的结构和分子量的方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于核磁共振测定全氟聚醚的结构和分子量的方法，具体包括，测定得到全氟聚醚溶液的氟谱谱图，通过面积归一化法计算全氟聚醚具有“端基氟”特性的氟原子峰面积和主链重复单元氟原子的峰面积，根据峰面积比和吸收峰强度推测计算其结构和分子量。

在上述技术方案中，所述全氟聚醚为光氧化法制备的具有确定主链重复单元和封端基团的全氟聚醚。

优选地，在上述技术方案中，所述全氟聚醚的主链重复单元为-CF₂O-、-CF₂CF₂O-和-CF₂-CF(CF₃)-O-中的一种或多种，所述全氟聚醚的封端基团为-OCF₃和/或-OCF₂COOH。