一种饱和全氟聚醚的制备方法
技术领域
本发明涉及氟化工领域。更具体地，涉及一种饱和全氟聚醚的制备方法。
背景技术
全氟聚醚具有优异的高低温稳定性、低表面张力、化学惰性、不燃性、低挥发性、良好的润滑性、耐水及耐溶剂性能、优良的辐照稳定性、金属塑料弹性体兼容性、高介电性、无毒性及优异的粘温特性，在电子、军工、核能、高端装备等领域广泛用作高真空泵油、润滑剂、绝缘液、热传导液和冷却液等。
目前市场化的全氟聚醚主要有六氟环氧丙烷开环聚合制备的K型、六氟丙烯氧气制备的Y型、四氟乙烯氧气氧化制备的Z型和四氟氧杂环丁烷阴离子开环聚合后制备的D型，这四种类型的聚醚在聚合完成时端基均含有酰氟基团(-COF)，酰氟基团易水解成羧基，酰氟基团和羧基都具有很强的反应活性，可用来制备具有特殊功能的聚醚衍生物，但用来作为真空泵油、润滑剂等应用的全氟聚醚必须是惰性的。
目前，将全氟聚醚的酰氟基团或羧基处理成稳定的饱和基团的处理方法主要有两种。一种是用AlF3、SbF5等固体反应物高温反应，但该方法所用的固体反应物价格较高，且产品分离困难；另一种是使用氟气或氟氮混合气对全氟聚醚进行处理，该方法得到的产品纯净，后处理简单，但该方法需要使用的氟气氧化性极强，且工业化制备氟气的过程中需要用氟化氢等危险化学品。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种饱和全氟聚醚的制备方法，基于本发明的制备方法，能以简单、经济的工艺获得不含不饱和键的化学性质稳定的全氟聚醚。
本发明为达到其目的，提供如下技术方案：
一种饱和全氟聚醚的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)在反应釜中加入带有不饱和基团的全氟聚醚原料和路易斯碱，反应15min～32h(例如15min、30min、1h、2h、4h、6h、10h、20h、30h、32h)，优选反应30min～6h；所述不饱和基团为酰氟基团和/或羧基，所述全氟聚醚原料为全氟聚醚酰氟和/或全氟聚醚羧酸；
(2)加热所述反应釜使反应温度达到120℃～300℃(例如120℃、140℃、180℃、200℃、230℃、250℃、280℃等)；
(3)在步骤(2)所述的反应温度下反应15min～32h(例如15min、30min、1h、2h、4h、6h、10h、20h、30h、32h)，优选反应0.5h～24h，之后停止加热，放出反应釜中液体物料，即获得所述饱和全氟聚醚。
所采用的反应釜具体可以为带有搅拌功能的反应釜，步骤(1)-(3)可在搅拌下进行。
本发明中，所述的全氟聚醚酰氟是指端基带有酰氟基团(-COF)的全氟聚醚，所述的全氟聚醚羧酸主要来源于全氟聚醚酰氟原料后期(例如原料储存或运输等过程中)水解而带来。全氟聚醚酰氟为本领域所熟知的化合物，可以采用本领域已知的相应工艺制得或直接商购获得。
一些实施方式中，步骤(1)中，所述路易斯碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或其它电离常数负对数不小于6的路易斯碱中的一种或多种的组合。
步骤(1)中，所述路易斯碱以路易斯碱和水的混合物的形式加入反应体系，或者，所述路易斯碱以不含水的路易斯碱的形式加入反应体系。
一些实施方式中，步骤(1)中，所述路易斯碱与所述带有不饱和基团的全氟聚醚原料的摩尔比为5～1:1(例如1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1)，优选3～1:1。
步骤(1)中，所述带有不饱和基团的全氟聚醚原料和路易斯碱可以按照任意的加料顺序投料，即这两种物料的加入顺序随意，没有特别限制。
步骤(1)-(3)在反应过程中无需调控反应压力，即在所有反应阶段不用控制反应压力。
本发明在反应过程中，在步骤(2)中将反应温度控制为120-300℃，在该温度范围内反应，能有效消除全氟聚醚中的不饱和酰氟基团和/或羧基。
本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
本发明提供的制备饱和全氟聚醚的方法使用路易斯碱，容易获得，具体可以采用常见的氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或其它电离常数负对数不小于6的路易斯碱，环境友好；基于本发明的制备方法，能消除全氟聚醚酰氟和全氟聚醚羧酸中的酰氟基团和羧基，得到惰性的饱和全氟聚醚。
附图说明
图1为实施例1中全氟聚醚酰氟和全氟聚醚羧酸原料的红外谱图；
图2为实施例1中最终产品的红外谱图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容并不仅仅局限于以下实施例。
按照专利申请号CN02130437.8中的制备方法(具体可参见该文献的实施例)制备全氟聚醚酰氟原料，该原料用作实施例1-3中的起始原料，具体为酸值50mgKOH/g的全氟聚醚酰氟和羧酸的混合物。
实施例1：
在容积为1L的玻璃烧瓶中，加入酸值为50mgKOH/g的全氟聚醚酰氟和羧酸的混合物(全氟聚醚原料)200g，再加入LiOH固体7g(路易斯碱与全氟聚醚原料的摩尔比约为1.646:1)，室温反应1小时后，开始加热。加热至230℃，恒温1h。待降温后，过滤，得到124g液体。
对液体进行红外分析，最终产品的红外谱图参见图2，与原料的红外谱图对比，原料红外谱图(如图1)中1897cm-1处的酰氟基团和1792cm-1处的羧基基团完全消失，可知原料中的酰氟基团和羧基基团都被除去了。酸值分析，液体产物的酸值为≤0.05mgKOH/g。
实施例2：
在容积为1L的玻璃烧瓶中，加入酸值为50mgKOH/g的全氟聚醚酰氟和羧酸的混合物(全氟聚醚原料)500g，再加入NaOH固体20g(路易斯碱与全氟聚醚原料的摩尔比约为1.12:1)，室温搅拌0.5小时后，开始加热。加热至140℃，恒温6h。待降温后，过滤，得到387g液体。
对液体进行红外分析，谱图与实施例1的产物谱图一致(参见图2)。酸值分析，液体产物的酸值为≤0.05mgKOH/g。
实施例3：
在容积为10L、可密封的不锈钢反应釜中，加入酸值为50mgKOH/g的全氟聚醚酰氟和羧酸的混合物(全氟聚醚原料)2kg，再加入KOH固体250g(路易斯碱与全氟聚醚原料的摩尔比约为2.5:1)，并密封反应器。室温反应2小时后，开始加热。加热至280℃，恒温6h。待降温后，过滤，得到1367g液体。
对液体进行红外分析，谱图与实施例1的产物谱图一致。酸值分析，液体产物的酸值为≤0.05mgKOH/g。
从实施例1-3可见，采用本发明的制备方法，基于简单的工艺和来源易得的原料，可以除去全氟聚醚酰氟和全氟聚醚羧酸中的酰氟基团和羧酸基团，获得饱和全氟聚醚，得到惰性产物。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
