全氟九碳酮及其应用制造技术

本发明专利技术属于氟化工领域，具体涉及全氟九碳酮及其应用。以六氟环氧丙烷和六氟丙烯气体为原料，以负载型催化剂进行催化，反应温度为50‑300℃；其中，所述的负载型催化剂的活性成分为碱金属氟化物，催化剂载体为活性碳；所述的活性组分在所述的负载型催化剂中的质量占比为1％‑60％；所述的六氟环氧丙烷和六氟丙烯气体的通气速度比大于2，通气速度为4.5g/h‑100g/h。本发明专利技术的得到的全氟九碳酮，其制备步骤简单、安全，反应时间短，产品收率高，适合大规模生产；本发明专利技术的得到的全氟九碳酮，由于其优良的化学性能，在半导体清洗气体，制冷剂、灭火剂、载热流体、保护气、测漏剂中均有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于氟化工领域，具体涉及全氟九碳酮及其应用。
技术介绍
近年来，为了减少对大气臭氧的破坏、限制温室气体的排放，进而保护人类赖以生存的环境，对作为制冷剂、保护气、清洗剂、测漏剂、灭火剂与溶剂使用的含氟物质的性质提出了更高要求。含氟酮化合物因其良好的惰性、热稳定性和水解稳定性，在使用过程中具有短的大气持续时间以及低的全球增温潜势，而得到了广泛关注。含氟酮化合物的性质是决定其应用领域的关键，其中，具有低沸点、高挥发性、低毒、不燃、绝缘性强、易汽化、吸热能力强等性质且易于储运的氟酮适于用作灭火剂，在USP6478979中，Rivers等公开了全氟化酮在灭火中的应用。美国3M公司推出的商品Novec1230，分子式为CF3CF2C(O)CF(CF3)2，是一种能够长期使用的绿色环保灭火剂。全氟酮能够与氧气混合，产生射频等离子体的性质使其能够用于清洗化学气相沉积室、物理气相沉积室或蚀刻室。该清洗气体与半导体行业使用的标准清洗气体如NF3，CF4，C2F6，c-C4F8O以及C3F8相比，能缩短清洗时间并降低PFC排放。专利CN1505694A报道了在气相反应器中使用含有4至7个碳原子的全氟酮作为活性气体除去不需要的沉积物、蚀刻介电及金属材料时取得了良好的效果。同时，该全氟酮的活性气体还可作为氟源，制备含氟或掺氟材料。专利CN1809324A和专利CN101346335A分别报道了卤代全氟酮和含杂原子的全氟酮在制冷剂、灭火剂、清洗剂、添加剂、发泡剂、溶剂、气溶胶推进剂和杀虫剂等领域的应用。目前，仍持续需要能满足多种不同应用性能要求的含氟酮类化合物。例如，持续需要具有多种不同的沸腾范围、热稳定性、水解稳定性、粘度特性和分子量的含氟酮。文献(I.M.Fenichev,V.V.Berenblit,T.A.Bispen,N.V.Lebedev,andD.D.Moldavskii,Catalyticsynthesisofcertainperfluorinatedketonesandstudyoftheirstructureby19FNMRspectroscopyRussianJournalofAppliedChemistry,2013,vol.86,No.8,pp.1243-1251)报道，在以六氟环氧丙烷和六氟丙烯为原料生产全氟己酮过程中有一种分子式为CF3CF2CF2OCF(CF3)C(O)CF(CF3)CF3的新型全氟九碳酮生成，并通过19FNMR对其结构进行了证实，但采用上述文献中的方法时该全氟九碳酮的收率极低，因此，需开发一种具有高收率特征的新的合成方法以制备纯品全氟九碳酮。目前，该全氟九碳酮的性质及其在制冷剂、清洗剂、灭火剂、测漏剂、保护气等领域的应用也均未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术全氟九碳酮收率低，难以工业化同时未在制冷剂、清洗剂、灭火剂、测漏剂、保护气等领域进行应用，提供一种全氟九碳酮及其应用。为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：一种全氟九碳酮结构如式(I)示出，所述的全氟九碳酮采用下述方法制得：以六氟环氧丙烷和六氟丙烯气体为原料，以负载型催化剂进行催化，反应温度为50-300℃；反应如式(II)所示：其中，所述的负载型催化剂的活性成分为碱金属氟化物，催化剂载体为活性碳；所述的活性组分在所述的负载型催化剂中的质量占比为1％-60％；优选的，所述的六氟环氧丙烷和六氟丙烯气体的通气速度比大于2，通气速度为4.5g/h-100g/h。所述的碱金属氟化物为LiF、NaF、KF、RbF或CsF中的一种。所述的反应温度为100-160℃，所述的活性组分在所述的负载型催化剂中的占比质量为5％-10％；六氟丙烯的通气速度为20-50g/h。具体地，包括下述步骤:a.负载型催化剂的制备：1)称取所述的碱金属氟化物配置质量浓度为0.06-5mol/L的水溶液，向上述溶液中加入活性碳，充分搅拌，搅拌时间为5～60h；2)停止搅拌，将混合液放于马弗炉，蒸发其中水分，蒸发温度为50～200℃，在真空及室温的条件下，充分干燥至恒重,即可得到黑色粉末状催化剂；3)称重，计算该负载型催化剂中碱金属氟化物的负载量，如未达到要求则重复步骤1)-2)；b.进行反应:1)在反应柱内加入步骤a中得到的负载型催化剂，将六氟环氧丙烷与六氟丙烯气体反应瓶与填有所述的负载型催化剂的反应柱相连；2)检查装置气密性，控制所需反应温度及原料气体的通气速度，反应完成后，打开出气阀门，此时对产品进行冷凝收集；3)对收集到的初产品进行红外和气相色谱测试。本专利技术还包括一种全氟九碳酮在半导体清洗气体方面的应用。本专利技术还包括一种全氟九碳酮在作为制冷剂中的应用。本专利技术还包括一种全氟九碳酮在作为灭火剂中的应用。本专利技术还包括一种全氟九碳酮在作为载热流体中的应用。本专利技术还包括一种全氟九碳酮在作为保护气中的应用。本专利技术还包括一种全氟九碳酮在作为测漏剂中的应用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的得到的全氟九碳酮，其制备步骤简单、安全，反应时间短，产品收率高，适合大规模生产；(2)本专利技术的得到的全氟九碳酮，气相色谱及红外测试表明所得产品纯度均大于80％，优选的实施例甚至能够高达99％以上，且产生的杂质利经过精馏分离利于提纯，提纯后的产品可以得到99.99％的标准。(3)本专利技术的得到的全氟九碳酮，由于其优良的化学性能，在半导体清洗气体，制冷剂、灭火剂、载热流体、保护气、测漏剂中均有良好的应用前景。附图说明图1示出实施例4生成的全氟九碳酮不同压力下得到其沸点—饱和蒸汽压曲线。图2示出实施例4生成的全氟九碳酮的气相色谱图。图3示出实施例4生成的全氟九碳酮的红外色谱图。具体实施方式为了使本
的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本专利技术作进一步的详细说明。全氟九碳酮的制备：实施例1：a：负载型催化剂的制备：1)称取0.06摩尔的氟化铯(CsF)配置成1L浓度为0.06mol/L的水溶液,向上述溶液中加入100g活性炭，充分搅拌，搅拌时间为10小时；2)停止搅拌，将混合液放于马弗炉，蒸发其中水分，蒸发温度为80摄氏度，真空及室温的条件下充分干燥至恒重,即得到黑色粉末状催化剂；3)称重，计算该负载型催化剂中氟化铯(CsF)的负载量为5％。b：合成全氟九碳酮：1)在反应柱内加入50g负载量为5％的氟化铯(CsF)催化剂，将六氟环氧丙烷与六氟丙烯气体反应原料与填有催化剂的反应柱相连；2)检查装置气密性，控制反应温度为100℃，压力为常压，在体系内通入六氟环氧丙烷与六氟丙烯，六氟环氧丙烷的通气速率为10g/h,六氟丙烯的通气速率为4.5g/h，通气1h后，打开出气阀门，此时对产品进行冷凝收集；3)对收集到的初产品进行红外和气相色谱测试，分析结果显示：其中全氟九碳酮含量90％以上，产品转化率85％，气相色谱分析结果如表1示出：表1含量(％)成份91.265全氟九碳酮2.912六氟环氧丙烷1.827六氟丙烯3.996其它实施例2：a：负载型催化剂的制备：1)称取0.8摩尔的氟化铯(CsF)配置成1L浓度为0.8mol/L的水溶液,向上述溶液中加入100g活性炭，充分搅拌，搅拌时间为10小时；2)停止搅拌，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全氟九碳酮，其特征在于，采用下述方法制备：以六氟环氧丙烷和六氟丙烯气体为原料，以负载型催化剂进行催化，反应温度为50‑300℃；反应如式(II)所示：其中，所述的负载型催化剂的活性成分为碱金属氟化物，催化剂载体为活性碳；所述的活性组分在所述的负载型催化剂中的质量占比为1％‑60％；所述的六氟环氧丙烷和六氟丙烯气体的通气速度比大于2，通气速度为4.5g/h‑100g/h。

【技术特征摘要】
1.一种全氟九碳酮，其特征在于，采用下述方法制备：以六氟环氧丙烷和六氟丙烯气体为原料，以负载型催化剂进行催化，反应温度为50-300℃；反应如式(II)所示：其中，所述的负载型催化剂的活性成分为碱金属氟化物，催化剂载体为活性碳；所述的活性组分在所述的负载型催化剂中的质量占比为1％-60％；所述的六氟环氧丙烷和六氟丙烯气体的通气速度比大于2，通气速度为4.5g/h-100g/h。2.根据权利要求1所述的全氟九碳酮，其特征在于，所述的碱金属氟化物为LiF、NaF、KF、RbF或CsF中的一种。3.根据权利要求1所述的全氟九碳酮，其特征在于，所述的反应温度为100-160℃，所述的活性组分在所述的负载型催化剂中的占比质量为5％-10％；六氟丙烯的通气速度为20-50g/h。4.根据权利要求1所述的全氟九碳酮，其特征在于，制备方法包括下述步骤:a.负载型催化剂的制备：1)称取所述的碱金属氟化物配置质量浓度为0.06-5mol/L的水溶液，向上述溶液中加入活性碳，充分搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚素梅，耿谦，肖鑫，李希仑，郭海强，
申请(专利权)人：天津市长芦化工新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12