一种全氟聚醚的连续制备方法技术

本发明专利技术公开了一种利用微通道反应器进行全氟聚醚的连续制备的方法，以CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)n‑2CF(CF3)COOH为原料，与F2反应得到相应的全氟聚醚。本发明专利技术提供的方法转化率高、反应时间短、反应安全可控和适合工业化放大。

A method for continuous preparation of perfluoro polyether

The invention discloses a perfluoropolyether using micro channel reactor continuous preparation method, with CF3CF2CF2O (CF2CF (CF3) O) n 2CF (CF3) COOH as raw materials, and F2 reaction of perfluoropolyether corresponding. The method provided by the invention has the advantages of high conversion rate, short reaction time, safe and controllable reaction and suitable for industrial amplification.

【技术实现步骤摘要】
一种全氟聚醚的连续制备方法
本专利技术涉及一种全氟聚醚的连续制备方法，尤其是涉及一种在连续流微型反应器中将全氟聚醚羧酸端基进行稳定化处理的方法。
技术介绍
全氟聚醚(简写PFPE)是一种高分子聚合物，常温下为无色无味透明的油状液体，具有耐热、耐氧化性、耐辐射、耐腐蚀、不燃等特性，有望作为苛刻条件下的润滑剂。全氟聚醚分子链中的酰氟端基和羧酸端基在高温条件下易分解，生成挥发性物质，引起分子量下降，从而限制其在高
中的应用。对于全氟聚醚分子链中的酰氟端基和羧酸端基稳定性的改进，现有技术做了如下努力：(1)美国专利US355100公开了以SbF5为氟化试剂、通过氟原子取代全氟聚醚分子链中的酰氟端基生成三氟甲基稳定端基的方法。此工艺产品收率低、反应时间长、生成大量含锑化合物、后处理困难；(2)中国专利CN201310635164公开了一种用氟气对全氟聚醚酰氟基团进行氟化封端得到三氟甲基基团的方法。此方法需在高温高压下，氟气用量大，需达到原料的6倍，反应时间长，安全风险大。因此，有希望对全氟聚醚端基稳定化方法作进一步改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种全氟聚醚的连续制备方法，具有转化率高、反应时间短、反应安全可控和适合工业化放大的特点。本专利技术提供如下技术方案：一种全氟聚醚的连续制备方法，所述方法在微通道反应器中进行，包括以下步骤：(1)使原料2进入预热模块(3)，预热温度为-20～200℃，所述原料2为CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)n-2CF(CF3)COOH，且n为大于等于4的整数；(2)使经步骤(1)预热后的原料2和原料1进入微通道反应模块(4)，所述原料1为F2，原料2与原料1在所述微通道反应模块(4)中混合和反应，所述原料1与原料2的摩尔配比为0.8～6.0:1，原料2流量为1～100g/min，反应温度为-20～200℃，反应压力为0～0.5MPa；(3)将步骤(2)微通道反应模块(9)出口处得到的产物分离提纯后得到相应的全氟聚醚。本专利技术提供的全氟聚醚的连续制备方法，在制备全氟聚醚前将微通道反应器各模块进行组装得到微通道反应器。作为示例，可以按照图3所示，将一块预热模块3、六块微通道反应模块4～9和一块淬灭模块10进行串联式安装，其中：与预热模块3相连的1为液相泵，作为原料2的进料口；与微通道反应模块4相连的2为气体质量流量计，作为原料1进料口。微通道反应器连接好后，可以使用导热油进行传热。在全氟聚醚的制备过程中，可以根据需要增加或减少微通道反应模块。本专利技术提供的全氟聚醚的连续制备方法中，作为优选的方式，所述微通道反应器的传质系数为1～30Ka、换热能力为1700KW/m2·K以上。本专利技术提供的全氟聚醚的连续制备方法中，作为优选的方式，所述微通道反应器为康宁G2微反应器、微孔阵列式微通道反应器、翅片式微通道反应器、毛细管微通道反应器或多股并流式微反应器。本专利技术提供的全氟聚醚的连续制备方法中，所述微通道反应器的反应模块内的微通道结构包括直流型通道结构和增强混合型通道结构。优选的是，所述直流型通道结构为管状结构，所述增强混合型通道结构为T型结构、球形结构、球形带挡板结构、水滴状结构或心型结构，且通道直径为0.5mm～10mm。本专利技术提供的全氟聚醚的连续制备方法，由于需要使用F2，优选的是，所述微通道反应模块的材质选自碳化硅、哈C合金或锰奈尔合金。本专利技术提供的全氟聚醚的连续制备方法中，使用的原料2为CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)n-2CF(CF3)COOH，且n为大于等于4的整数。作为一种优选的方式，所述料2为CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)n-2CF(CF3)COOH，且n为选自15～100的整数。作为进一步优选的方式，所述原料2为CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)n-2CF(CF3)COOH，且n为选自30～80的整数。本专利技术提供的全氟聚醚的连续制备方法中，原料2进入预热模块3前，需要进行预热，预热温度为-20～200℃。优选的是，所述预热温度为30～140℃。本专利技术提供的全氟聚醚的连续制备方法中，使用的原料1为F2。作为一种优选的方式，述原料1为F2与选自氮气、氦气和氟化氢气体中的至少一种的混合气。当原料1为F2与选自氮气、氦气和氟化氢气体中的至少一种的混合气时，优选的是，所述混合气中氟气的摩尔浓度为5～95％，进一步优选的是，所述混合气中氟气的摩尔浓度为10～40％，再进一步优选的是，所述混合气中氟气的摩尔浓度为20～30％。本专利技术提供的全氟聚醚的连续制备方法中，原料1与原料2的摩尔配比满足使反应顺利进行即可。作为一种优选的方式，所述原料1与原料2的摩尔配比为2.0～3.0:1。本专利技术提供的全氟聚醚的连续制备方法中，原料2的流量足使反应顺利进行即可。作为一种优选的方式，所述原料2流量为10～50g/min。本专利技术提供的全氟聚醚的连续制备方法中，步骤(2)中反应温度为-20～200℃。作为一种优选的方式，所述反应温度为-5～50℃。本专利技术提供的全氟聚醚的连续制备方法中，步骤(2)中反应压力为0～0.5MPa。作为一种优选的方式，所述反应压力为0～0.3MPa。附图说明图1为本专利技术所用微通道反应器模块的典型结构单元图；图2为本专利技术所用以Corning微通道反应器为例模块图；图3为本专利技术所用以Corning微通道模块为例微通道反应器系统装置图，且图3中：1为液相泵(原料2进料口)、2为气体质量流量计(原料1进料口)、3为预热模块、4～9为微通道反应模块、10为淬灭模块。具体实施方式下面结合具体实施例来对本专利技术进行进一步说明，但并不将本专利技术局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本专利技术涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。实施例1选用附图2中corning直通道模块1块(作为预混预热模块)、corning“心形”微通道反应模块6块、corning直通道模块1块(作为淬灭模块)和传热模块8块，按照附图3所示反应流程组成连续流微通道反应系统。反应换热介质采用导热油。根据微通道反应器强制传热原理，仅在该反应器进料口和出料口设置两个测温点。反应前对微通道反应系统及连接管路分别进行除水除油处理，采用5mol％氟氮混合气对系统及连接管路进行氟气钝化处理，进行1.0MPa气密性检查。通过附图3中的1液相泵(如隔膜计量泵)，向微通道反应系统连续稳定加入原料。通过附图3中的2气体质量流量计，向微通道反应系统连续定量加入氟氮混合气体。设定换热器温度70℃，即反应温度，设定反应压力0.1MPa。原料CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)2CF(CF3)COOH(平均重均分子量约662)，进料速度为20g/min，20mol％氟氮混合气进料速度为8.4g/min，氟气与原料的摩尔配比为1.5:1。反应原料经微通道预混预热模块3后进入“心形”微通道反应模块4，氟氮混合气通过气体质量流量计直接进入“心形”微通道反应模块4，在“心形”微通道反应模块4-9中，氟氮混合气与原料反应。反应粗品经淬灭模块10后经气液分离器分离得到液相产品，得到全氟聚醚去端基产品。得到的全氟聚醚去端基产品经红外谱图测试，显本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全氟聚醚的连续制备方法，其特征在于所述方法在微通道反应器中进行，包括以下步骤：(1)使原料2进入预热模块(3)，预热温度为‑20～200℃，所述原料2为CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)n‑2CF(CF3)COOH，且n为大于等于4的整数；(2)使经步骤(1)预热后的原料2和原料1进入微通道反应模块(4)，所述原料1为F2，原料2与原料1在所述微通道反应模块(4)中混合和反应，所述原料1与原料2的摩尔配比为0.8～6.0:1，原料2流量为1～100g/min，反应温度为‑20～200℃，反应压力为0～0.5MPa；(3)将步骤(2)微通道反应模块(9)出口处得到的产物分离提纯后得到相应的全氟聚醚。

【技术特征摘要】
1.一种全氟聚醚的连续制备方法，其特征在于所述方法在微通道反应器中进行，包括以下步骤：(1)使原料2进入预热模块(3)，预热温度为-20～200℃，所述原料2为CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)n-2CF(CF3)COOH，且n为大于等于4的整数；(2)使经步骤(1)预热后的原料2和原料1进入微通道反应模块(4)，所述原料1为F2，原料2与原料1在所述微通道反应模块(4)中混合和反应，所述原料1与原料2的摩尔配比为0.8～6.0:1，原料2流量为1～100g/min，反应温度为-20～200℃，反应压力为0～0.5MPa；(3)将步骤(2)微通道反应模块(9)出口处得到的产物分离提纯后得到相应的全氟聚醚。2.按照权利要求1所述的全氟聚醚的连续制备方法，其特征在于所述步骤(1)中：原料2为CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)n-2CF(CF3)COOH，且n为选自15～100的整数；预热温度为30～140℃。3.按照权利要求2所述的全氟聚醚的连续制备方法，其特征在于所述步骤(1)：原料2为CF3CF2CF2O(CF2CF(CF3)O)n-2CF(CF3)COOH，且n为选自30～80的整数。4.按照权利要求1所述的全氟聚醚的连续制备方法，其特征在于所述步骤(2)中：所述原料1与原料2的摩尔配比为2.0～3.0:1...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖恒侨，章祺，徐卫国，陈慧闯，
申请(专利权)人：浙江省化工研究院有限公司，浙江蓝天环保高科技股份有限公司，中化蓝天集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33