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CN111072526B - 一种用于离子交换膜的树脂单体的制备方法 - Google Patents

一种用于离子交换膜的树脂单体的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于离子交换膜的树脂单体的制备方法,将氟磺酰基四氟乙基氧杂四氟碘乙烷(ICF2CF2OCF2CF2SO2F)与脱卤剂在溶剂中进行反应,氟磺酰基四氟乙基氧杂四氟碘乙烷(ICF2CF2OCF2CF2SO2F)与脱卤剂的摩尔比为0.1~1:1,反应温度为20~200℃,反应时间为2~8h,反应结束后,降温出料、蒸馏,得到用于离子交换膜的树脂单体氟磺酰基四氟乙基氧杂三氟乙烯(CF2=CFOCF2CF2SO2F)产品。本发明具有工艺简单、原料易得、成本低、绿色环保、易于工业化的优点。

Description

一种用于离子交换膜的树脂单体的制备方法
技术领域
本发明属于有机合成领域,具体涉及一种用于离子交换膜的树脂单体的制备方法。
背景技术
全氟离子交换树脂最早是20世纪60年代美国杜邦公司开发并商业化的,因为其具有优异的性能,随后全氟离子交换膜被成功应用于氯碱工业。另外全氟离子交换树脂还可以应用于燃料电池、水处理领域。
尽管全氟离子交换膜已经广泛地被应用于氯碱工业中,但其生产规模相对于其他常规聚合物还是较小。当燃料电池作为新型动力能源被大规模应用时,全氟离子交换膜也将有一个更大的需求规模,这对于聚合物的生产商提出了巨大的挑战和机遇,促使现阶段的膜生产朝着具有更低的价格和更优的性能方向发展。在全氟离子交换膜应用过程中,短链全氟磺酸离子交换树脂制成的全氟磺酸离子交换膜因为具有优异的性能,成为了研究热点。
全氟磺酸离子交换树脂结构为:
Figure BDA0002338903750000011
其中,短链全氟磺酸膜(即m=0,n=2时)表现出了更为优异的性能,但由于短侧链的磺酸单体合成往往需要多步反应才能制备,工艺复杂,成本高,影响了商业化。
如专利US4940525报道了用一氯五氟环氧丙烷代替六氟环氧丙烷与FCOCF2SO2F反应得到氯代全氟酰基磺氟,再经脱羧得到CF2=CFOCF2CF2SO2F单体的方法,反应方程式为:
Figure BDA0002338903750000021
其原料一氯五氟环氧丙烷难制备,因此成本比长链磺酸单体要高出许多,影响了商业化。
发明内容
针对以上问题,本发明的目的是提供一种工艺简单、成本低、易于工业化的离子交换树脂单体的制备方法。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:一种用于离子交换膜的树脂单体的制备方法,将氟磺酰基四氟乙基氧杂四氟碘乙烷(ICF2CF2OCF2CF2SO2F)与脱卤剂在溶剂中进行反应,所述氟磺酰基四氟乙基氧杂四氟碘乙烷与脱卤剂的摩尔比为1:0.5~2.5,反应温度为20~200℃,反应时间为1~10h,反应结束后,降温出料、蒸馏,得到用于离子交换膜的树脂单体氟磺酰基四氟乙基氧杂三氟乙烯(CF2=CFOCF2CF2SO2F)产品。
作为本发明的优选实施方式,所述的脱卤剂为粉末状的金属或金属卤化盐。
作为本发明的优选实施方式,所述的金属为锌、铜、铁、镁中的一种。
作为本发明的优选实施方式,所述的金属卤化盐为氯化铁、氯化铜、碘化铜、氯化钡和氯化铝中的一种。
本发明中所述的溶剂可为酮类、醚类、腈类、酰胺类、酯类非质子性溶剂。作为本发明的优选实施方式,所述溶剂为四氢呋喃、乙腈、二甲基甲酰胺(DMF)、甲基四氢呋喃、氮甲基吡咯烷酮和乙二醇二甲醚中的一种。
作为本发明的优选实施方式,所述的反应温度为50~150℃。
作为本发明的优选实施方式,所述的反应时间为2~8h。
作为本发明的优选实施方式,所述氟磺酰基四氟乙基氧杂四氟碘乙烷与脱卤剂的摩尔比为1:0.7~2。
作为本发明的优选实施方式,所述的溶剂与氟磺酰基四氟乙基氧杂四氟碘乙烷的质量比为0.5~1.5:1。
本发明的用于离子交换膜的树脂单体的制备方法,以ICF2CF2OCF2CF2SO2F为起始原料,一步脱卤反应即可制备得到磺酸膜单体(CF2=CFOCF2CF2SO2F)产品,本发明具有工艺简单、原料易得、原子经济、成本低、绿色环保,易于工业化的优点。反应原理为:
ICF2CF2OCF2CF2SO2F→CF2=CFOCF2CF2SO2F
ICF2CF2OCF2CF2SO2F脱卤反应制备CF2=CFOCF2CF2SO2F,脱卤剂的选择对反应结果有较大影响,脱卤剂使反应可以顺利进行,减少副反应的发生。
ICF2CF2OCF2CF2SO2F脱卤反应制备CF2=CFOCF2CF2SO2F,溶剂的种类对反应的影响较大,若选用质子性溶剂则会有较多氢头副产物的生成,影响产物收率。因此本发明优选四氢呋喃、乙腈、DMF、甲基四氢呋喃、氮甲基吡咯烷酮、乙二醇二甲醚等非质子性溶剂中的一种。
ICF2CF2OCF2CF2SO2F脱卤反应制备CF2=CFOCF2CF2SO2F,反应温度对反应有较大的影响,温度太高氢头、偶联副产物较多,温度太低则反应进行较慢甚至反应无法进行。因此,本发明中反应温度为20~200℃,反应温度优选为50~150℃。
ICF2CF2OCF2CF2SO2F脱卤反应制备CF2=CFOCF2CF2SO2F,氟磺酰基四氟乙基氧杂四氟碘乙烷与脱卤剂的摩尔比对反应有一定的影响,摩尔比太高则原料转化不完全,摩尔比太低则有较多的副产物生成。因此,本发明中氟磺酰基四氟乙基氧杂四氟碘乙烷与脱卤剂的摩尔比为1:0.5~2.5,优选为1:0.7~2。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1、工艺简单,易于工业化,本发明原料易得,步骤短,具有产业化的价值;
2、绿色环保,本发明一步反应就可制备得到产品,显著减少了三废少,具有原子经济性,符合绿色环保的要求。
3、收率高,收率在90%以上,最高可达96%。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进行更具体的说明,但本发明并不仅限于所述的实施例。
实施例1
在2L带搅拌的不锈钢反应釜中加入213g四氢呋喃、130g(2mol)锌粉,升温至50℃,缓慢连续加入426g的ICF2CF2OCF2CF2SO2F(1mol)进行反应,进料时间1h,进料结束后继续反应1h,停止反应,降温出料,得到粗品,将粗品进行蒸馏,得到产品257g,收率92%,纯度99.5%。
实施例2
在2L带搅拌的不锈钢反应釜中加入639gDMF、24g(1mol)镁粉,升温至150℃,缓慢连续加入426g的ICF2CF2OCF2CF2SO2F(1mol)进行反应,进料时间1h,进料结束后继续反应2h后停止反应,降温出料,得到粗品,将粗品进行蒸馏,得到CF2=CFOCF2CF2SO2F产品252g,收率90%,纯度99.6%。
实施例3
在2L带搅拌的不锈钢反应釜中加入426g乙腈、95g(1.5mol)铜粉,升温至120℃,缓慢连续加入426g的ICF2CF2OCF2CF2SO2F(1mol)进行反应,进料时间1h,进料结束后继续反应3h后停止反应,降温出料,得到粗品,将粗品进行蒸馏,得到CF2=CFOCF2CF2SO2F产品254g,收率91%,纯度99.5%。
实施例4
在2L带搅拌的不锈钢反应釜中加入315g甲基四氢呋喃、95g(1.7mol)铁粉,升温至100℃,缓慢连续加入426g的ICF2CF2OCF2CF2SO2F(1mol)进行反应,进料时间1h,进料结束后继续反应4h后停止反应,降温出料,得到粗品,将粗品进行蒸馏,得到CF2=CFOCF2CF2SO2F产品260g,收率93%,纯度99.7%。
实施例5
在2L带搅拌的不锈钢反应釜中加入525g氮甲基吡咯烷酮、120g(0.7)氯化铁,升温至80℃,缓慢连续加入426g的ICF2CF2OCF2CF2SO2F(1mol)进行反应,进料时间1h,进料结束后继续反应5h后停止反应,降温出料,得到粗品,将粗品进行蒸馏,得到CF2=CFOCF2CF2SO2F产品269g,收率96%,纯度99.8%。
实施例6
在2L带搅拌的不锈钢反应釜中加入250g乙二醇二甲醚、150g(1.1mol)氯化铜,升温至60℃,缓慢连续加入426g的ICF2CF2OCF2CF2SO2F(1mol)进行反应,进料时间1h,进料结束后继续反应6h后停止反应,降温出料,得到粗品,将粗品进行蒸馏,得到CF2=CFOCF2CF2SO2F产品263g,收率94%,纯度99.6%。
实施例7
在2L带搅拌的不锈钢反应釜中加入470g四氢呋喃、170g(0.8mol)氯化钡,升温至70℃,缓慢连续加入426g的ICF2CF2OCF2CF2SO2F(1mol)进行反应,进料时间1h,进料结束后继续反应7h后停止反应,降温出料,得到粗品,将粗品进行蒸馏,得到CF2=CFOCF2CF2SO2F产品257g,收率92%,纯度99.5%。

Claims (6)

1.一种用于离子交换膜的树脂单体的制备方法,其特征在于,将氟磺酰基四氟乙基氧杂四氟碘乙烷与脱卤剂在溶剂中进行反应,所述氟磺酰基四氟乙基氧杂四氟碘乙烷与脱卤剂的摩尔比为1:0.5~2.5,反应温度为20~200℃,反应时间为1~10h,反应结束后,降温出料、蒸馏,得到用于离子交换膜的树脂单体氟磺酰基四氟乙基氧杂三氟乙烯产品,所述的脱卤剂为粉末状的氯化铁、氯化铜、碘化铜、氯化钡和氯化铝中的一种。
2.根据权利要求1所述的用于离子交换膜的树脂单体的制备方法,其特征在于,所述溶剂为四氢呋喃、乙腈、二甲基甲酰胺、甲基四氢呋喃、氮甲基吡咯烷酮和乙二醇二甲醚中的一种。
3.根据权利要求1所述的用于离子交换膜的树脂单体的制备方法,其特征在于,所述的反应温度为50~150℃。
4.根据权利要求1所述的用于离子交换膜的树脂单体的制备方法,其特征在于,所述的反应时间为2~8h。
5.根据权利要求1所述的用于离子交换膜的树脂单体的制备方法,其特征在于,所述氟磺酰基四氟乙基氧杂四氟碘乙烷与脱卤剂的摩尔比为1:0.7~2。
6.根据权利要求1所述的用于离子交换膜的树脂单体的制备方法,其特征在于,所述的溶剂与氟磺酰基四氟乙基氧杂四氟碘乙烷的质量比为0.5~1.5:1。
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CN115504869B (zh) * 2021-06-23 2025-01-28 中蓝晨光化工研究设计院有限公司 一种含氟烯醚的制备方法
CN115703698B (zh) * 2021-08-12 2025-01-24 中国科学院上海有机化学研究所 三氟乙烯基烷基醚类化合物及其中间体的制备方法
CN120040323A (zh) * 2025-04-24 2025-05-27 安庆融创生物科技有限公司 一种用于全氟磺酸树脂特种单体全氟(3-氧杂戊-4-烯)磺酰氟(pfsaf)的制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4275226A (en) * 1978-08-25 1981-06-23 Asahi Glass Company, Ltd. Process for producing fluorovinyl ether
DE3712816A1 (de) * 1987-04-15 1988-11-03 Hoechst Ag Verfahren zur herstellung von trifluoracrylsaeureestern
EP0728776B1 (en) * 1994-06-09 1998-10-07 Daikin Industries, Limited Fluoroolefin, fluoropolymer, and thermoplastic resin composition containing the polymer
JP4573005B2 (ja) * 2000-01-12 2010-11-04 ダイキン工業株式会社 パーフルオロアルカジエンの製造方法
JP4189631B2 (ja) * 2002-06-14 2008-12-03 ダイキン工業株式会社 含フッ素フルオロスルホニルアルキルビニルエーテルの製造方法
JP2008127318A (ja) * 2006-11-20 2008-06-05 Daikin Ind Ltd 含フッ素フルオロスルホニルアルキルビニルエーテルの製造方法

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