[发明专利]六氟丙烯三聚体裂解生成全氟异丁腈的方法及全氟异丁腈和应用

说明书

本发明属于氟化工领域，具体涉及一种三聚体裂解生成全氟异丁腈的方法及全氟异丁腈和应用，制备方法包括下述步骤：1)六氟丙烯三聚体进入氧化炉与氧气在催化剂条件下进行裂解反应，分离得到全氟异丁酰氟；2)全氟异丁酰氟与胺基化试剂和脱水试剂存在条件下，经连续的胺基化反应和脱水反应得到全氟异丁腈；本发明提供的六氟丙烯三聚体裂解生成全氟异丁腈的方法，反应条件温和、产品收率高，无污染，且易于规模化生产。且六氟丙烯三聚体原料制备可控，转化效率高。

技术领域

本发明属于氟化工领域，具体涉及一种三聚体裂解生成全氟异丁腈的方法及全氟异丁腈和应用。

背景技术

全氟异丁腈具有低沸点，高挥发性，电绝缘特性优异及环保性能好等特点，可作为气体电介质材料，在电气装置中用做绝缘体的电介质组合物。全氟异丁腈的温室效应指数(GWP)仅2100，远低于六氟化硫(GWP＝23500)，可用于替代传统六氟化硫绝缘气体，极大减少大气温室效应问题。全氟异丁腈已受到全球电气行业的广泛关注并开始得到应用。

高品质的全氟异丁酰氟是制备全氟异丁腈的重要中间体，目前全氟异丁酰氟的制备方法是异丁酸酐的电化学氟化(在美国专利No.2713593中和R.E.Banks,Preparation,Properties and Industrial Applications of Organofluorine Compounds,pages 19-43,Halsted Press,New York(1982)中有方法介绍)，但异丁酸酐原料不易得。US6013795A电解合成法中原料较为便宜，但得到的是异丁酰氟与正丁酰氟二者的混合物，不易分离。另外，电解效率较低、电解极板制作成本昂贵，设备费用较高不利于工业放大生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种三聚体裂解生成全氟异丁腈的方法及全氟异丁腈和应用。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种六氟丙烯三聚体裂解生成全氟异丁腈的方法，包括下述步骤：

1)六氟丙烯三聚体进入氧化炉与氧气在催化剂条件下进行裂解反应，精馏得到全氟异丁酰氟；

2)全氟异丁酰氟与胺基化试剂和脱水试剂存在条件下，经连续的胺基化反应和脱水反应得到全氟异丁腈；

步骤1)中的具体步骤为：以氧气和六氟丙烯三聚体为原料，在催化剂的作用下反应制备而成；其中氧气和六氟丙烯三聚体的摩尔比为10:1-1:10；接触反应的时间为0.1s至200s；反应的压力为0-1MPa，反应温度为150-600℃。

所述催化剂为负载型催化剂,活性成分为Ag2O、Al2O3、CuO、AgF、NaF、KF、RbF、或者CsF。

该步反应中六氟丙烯三聚体以液体形态进入反应器，由于液体分子相比于气体分子具有更短的分子间距离，因此在液体原料缓慢气化过程中会有更多气态六氟丙烯三聚体分子与氧气充分接触，从而可缩短六氟丙烯三聚体的裂解时间，显著提高原料整体裂解效率。且更多与氧气接触的六氟丙烯三聚体的存在可阻止裂解生成的全氟异丁酰氟与全氟五碳酮的进一步裂解，从而保证所得全氟异丁酰氟具有较高纯度。

优选的,步骤1)中还包括预活化步骤；具体包括将六氟丙烯三聚体通入180-220℃的填充有预活化载体的反应器中活化1-2h；所述预活化载体的活性成分为四(五氟苯基)硼酸盐和烷基氟铝盐按照质量比1:1-1:5的混合物；其中n＝1-6；预活化载体的载体为SiO2、Al2O3、或者B2O3；负载量为10％-20％。

所述的烷基氟铝盐为Al((CR1R2R3)n)3单体或者混合物；其中R1、R2以及R3为H或者F且至少其中之一为F，n＝1-6。