一种双（氟磺酰）亚胺的提取与纯化方法技术

本发明专利技术涉及一种双（氟磺酰）亚胺的提取与纯化方法，包括：使用含卤有机溶剂将反应液中混有的双（氟磺酰）亚胺萃取出来，然后根据溶剂的沸点蒸馏除去溶剂，再经减压精馏得到高纯度双（氟磺酸）亚胺。本发明专利技术的一种双（氟磺酰）亚胺的提取与纯化方法能高效高品质、低成本制得高纯的HFSI，操作简单，副反应少，得到的HFSI品质好，纯度高且适合工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种双（氟磺酰）亚胺的提取与纯化方法
本专利技术涉及氟化工锂电池电解质
，具体涉及一种双（氟磺酰）亚的提取与纯化方法。
技术介绍
双（氟磺酰）亚胺（CAS：14984-73-7），分子式HN(SO2F)2，简称HFSI。HFSI是一种强酸，其盐在催化、电解液、氟化剂等方面都有广泛的应用，尤其是其锂盐（LiFSI）的热稳定性很高，200℃以下不分解，化学稳定性也很好，明显优于六氟磷酸锂（LiPF6）。所以，HFSI成了研究锂电池电解液中间重要的产物，再加上本身是非常好的酸性催化剂，还具有环境友好的优点，因此具有重要的经济和社会价值。而本专利技术所研究的双（氟磺酰）亚胺是制备双（氟磺酰）亚胺锂的重要原料，因为用于电池的LiFSI对纯度要求很高，只有拥有高纯度HFSI才能合成高纯的LiFSI。已知文献中双（氟磺酰）亚胺的制备与提取的现有技术如下：专利US4315935、CN102786452等公开了HFSI的合成方法均是先用氯磺酸、氯化亚砜和氨基磺酸首先合成双（氯磺酰）亚胺（HClSI），然后再用氟化试剂氟化，得到双（氟磺酰）亚胺（HFSI）。用该方法来合成HFSI工艺繁琐，采用的氟化剂SbF3、BiF3等比较贵，毒性也特别大，并且反应副产物SbCl3易升华，减压蒸馏时与HFSI一起蒸出，难以纯化HFSI；而选用ZnF2则后期会产生大量的含胺废水，而选用HF则更加危险，高毒高腐蚀性让反应的困难度再次提升。用这类方法得到HFSI原料毒性和危险性较高，消耗量大，也会产生大量的废弃物。文献（JournalofFluorineChemistry127(2006)193-199）报道了通过使用酸性阳离子交换树脂由双（全氟辛基磺酰）亚胺三乙胺盐制备双（全氟辛基黄酰亚胺），反应后通过在120-160℃，0.2mmHg条件下升华得到。该方法仅对双（全氟烷基磺酰）亚胺三乙胺盐酸化制备双（全氟烷基磺酰）亚胺有用，所以局限性很大，应用性不够广泛。专利US8337797、US9156692、US5916475及Inorg.Synth.11,138-43(1968)等公开了尿素与氟磺酸混合加热反应制备HFSI，生成的HFSI通过减压蒸馏进行回收。可是本方法会使用聚四氟乙烯（PTFE）材质反应器，造价太高，收率太低只有40%，氟磺酸有强腐蚀性，价格昂贵，并且供应商很少，并且氟磺酸与HFSI的沸点相差较少，用减压蒸馏方式分离HFSI与过量或没反应完的氟磺酸很难，毕竟两者沸点相差不大，因此想得到高纯度的HFSI较困难。中国专利CN105523529A研究报道了在极性非质子溶剂中，双（氟磺酰）亚胺钾与足够量的强酸反应制备双（氟磺酰）亚胺粗品，再经减压蒸馏得到高纯的HFSI。专利中表明所选用的强酸是高氯酸、氢碘酸、氯磺酸、氟磺酸和三氟乙酸。通过实验发现氯磺酸参与反应容易发生副反应，不易得到高纯HFSI。而高氯酸、氢碘酸、氟磺酸和三氟乙酸价格太贵，对设备要求也很高，不利于工业化生产。中国专利CN104961110B研究报道了以双（氟磺酰）亚胺碱金属盐为溶质，配制成溶液后向溶液中鼓入氯化氢气体，从而得到HFSI。该方法难以控制整个反应设备的压力控制，消耗氯化氢气体较多，对设备要求较高，并且后期需要大量的碱液去处理排气，因此会有大量的废液需要处理。中国专利CN107986248A研究报道了先制备双（氟磺酰）亚胺的有机碱盐，再将其与强酸进行置换反应，再通过减压蒸馏得到HFSI。该方法是直接将反应液加热减压蒸馏，而实验结果表明在加热过程中有过量强酸会发生副反应，并且后期很难除去副产物。文献（InorganicChemistry32(1993)5007-5010;InorganicChemistry23(1984)3720-3723）将5.0g干燥的双（全氟烷基磺酰）亚胺钠溶解在43g浓硫酸（100%）中，置于升华器中，在60℃高真空条件下得到4.2g双（全氟烷基磺酰）亚胺。但是该方法中由于选用100%的浓硫酸使得HFSI难以升华，并且在加热过程中容易发生分解，得到很多副产物，并且在后期难以提纯。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术的问题，提供了一种能高效高品质、低成本制得高纯的HFSI，操作简单，副反应少，得到的HFSI品质好，纯度高且适合工业化生产的双（氟磺酰）亚胺的提取与纯化方法。具体技术方案如下：一种双（氟磺酰）亚胺的提取与纯化方法，包括：使用含卤有机溶剂将反应液中混有的双（氟磺酰）亚胺萃取出来，然后根据溶剂的沸点蒸馏除去溶剂，再经减压精馏得到高纯度双（氟磺酸）亚胺。上述技术方案中，通过使用含卤有机溶剂的反应液进行萃取，选用的萃取剂与HFSI的沸点相差较多，之后蒸馏溶剂，再减压精馏得到高纯HFSI。本专利技术操作简单，副反应少，得到的HFSI品质好，纯度高。选用的萃取剂与HFSI的沸点相差较多，容易分离得到高纯度HFSI。作为优选方案，所述含卤有机溶剂选用非质子溶剂。通过上述技术方案，非质子溶剂种类多，可以处理的反应液种类组合多，萃取条件温和，后期处理简单，适应范围广泛。作为优选方案，所述非质子溶剂包括含氟试剂、含氯试剂、含溴试剂中的一种或多种。反应选用非质子有机溶剂种类多，说明本专利技术应用广泛。作为优选方案，非质子溶剂包括DA-306氢氟醚、全氟己烷、全氟二烷基醚、全氟三烷基胺、1，1，1-三氟-2-氯-2-溴乙烷、1，1，2-三氟三氯乙烷、全氟萘烷、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1-二氯乙烷、氯仿、四氯化碳；含溴试剂包括二溴甲烷、1,2-二溴甲烷、溴仿，非质子溶剂为上述原料一种、两种或三种以上组合而成。作为优选方案，所述反应液由强酸与双（氟磺酰）亚胺盐反应获得，强酸选用无机强酸。反应选用的反应液是无机强酸与双（氟磺酰）亚胺反应得到，价格便宜，工业化生产成本低廉。作为优选方案，双（氟磺酰）亚胺盐与强酸的摩尔比为1:0.5-1:5。作为优选方案，含卤有机溶剂的用量与反应液的体积比1:1~10:1，萃取温度为0~50℃。萃取次数为1~10次，萃取时间为0.5-5h。作为优选方案，蒸馏溶剂选用温度40-180℃。作为优选方案，减压精馏过程中，减压精馏产物选用温度40-180℃，蒸馏压力为0.1-0.8Mpa。所述含卤有机溶剂为1,1,1,2,3,3-六氟丙基甲醚，萃取温度为10℃，萃取时间0.5h，在600Pa条件下减压精馏，蒸馏温度60℃。本专利技术的技术效果：1、反应选用非质子有机溶剂种类多，说明本专利技术应用广泛；2、反应选用的反应液是无机强酸与双（氟磺酰）亚胺反应得到，价格便宜，工业化生产成本低廉；3、反应用萃取剂萃取产物，可以避免多余的酸与产物发生副反应；4、反应萃取后再蒸馏，得到的最终产品品质好，纯度高，产率高；5、反应用于萃取的溶剂可以回收利用，环境友好，节约工业成本。具体实施方式下面，结合实例对本专利技术的实质性特点和优势作进一步的说明，但本专利技术并不局限于所列的实施例。一种双（氟磺酰）亚胺的提取与纯化方法，包括：使用含卤有机溶剂将反应液中混有的双（氟磺酰）亚胺萃取出来，然后根据溶剂的沸点蒸馏除去溶剂，再经减压精馏得到高纯度双（氟磺酸）亚胺。通过使用含卤有机溶剂的反应液进行萃取，选用的萃取剂与HFSI的沸点相差较多，之后蒸馏溶剂，再减压精馏得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双（氟磺酰）亚胺的提取与纯化方法，其特征在于，包括：使用含卤有机溶剂将反应液中混有的双（氟磺酰）亚胺萃取出来，然后根据溶剂的沸点蒸馏除去溶剂，再经减压精馏得到高纯度双（氟磺酸）亚胺。

【技术特征摘要】
1.一种双（氟磺酰）亚胺的提取与纯化方法，其特征在于，包括：使用含卤有机溶剂将反应液中混有的双（氟磺酰）亚胺萃取出来，然后根据溶剂的沸点蒸馏除去溶剂，再经减压精馏得到高纯度双（氟磺酸）亚胺。2.根据权利要求1所述的双（氟磺酰）亚胺的提取与纯化方法，其特征在于，所述含卤有机溶剂选用非质子溶剂。3.根据权利要求2所述的双（氟磺酰）亚胺的提取与纯化方法，其特征在于，所述非质子溶剂包括含氟试剂、含氯试剂、含溴试剂中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的双（氟磺酰）亚胺的提取与纯化方法，其特征在于，非质子溶剂包括DA-306氢氟醚、全氟己烷、全氟二烷基醚、全氟三烷基胺、1，1，1-三氟-2-氯-2-溴乙烷、1，1，2-三氟三氯乙烷、全氟萘烷、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1-二氯乙烷、氯仿、四氯化碳；含溴试剂包括二溴甲烷、1,2-二溴甲烷、溴仿，非质子溶剂为上述原料一种、两种或三种以上组合而成。5.根据权利要求1所述的双（氟磺酰）亚胺的提取与纯化方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏秋铭，张梦，李镇锋，梁海波，谢文健，辛伟贤，陈新滋，
申请(专利权)人：广州理文科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44