(全)氟聚醚(PFPE)聚合物制造技术

技术编号:29956781 阅读:26 留言:0更新日期:2021-09-08 09:08
本发明专利技术涉及其特征在于高分子量和高官能度的新颖的(全)氟聚醚聚合物,一种用于其制造的方法以及其在制备另外的聚合物中作为中间体化合物的用途。体化合物的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】(全)氟聚醚(PFPE)聚合物
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2019年2月08日提交的欧洲专利申请号19156266.9 的优先权,出于所有目的将所述申请的全部内容通过援引方式并入本申请。


[0002]本专利技术涉及其特征在于高分子量和高官能度的新颖的(全)氟聚醚(PFPE)聚合物,一种用于其制造的方法以及其在制备另外的聚合物中作为中间体化合物的用途。

技术介绍

[0003]对于许多应用,双官能(全)氟聚醚聚合物(PFPE)是本领域中已知的,例如像润滑剂、表面活性剂、涂覆剂或像缩聚反应中的大分子单体。在所有的这些应用中,希望使用具有尽可能高的双官能含量的双官能PFPE。例如,在缩聚反应中,使用具有非常高的双官能含量的PFPE是必要的,这是为了避免聚合物链的随机中断(这是当存在相关量的单官能PFPE时观察到的)。
[0004]然而,双官能PFPE典型地是以与单官能和中性(或非官能)PFPE 混合可获得的,因为目前可用于其制造的合成方法不允许获得纯的双官能聚合物的事实。因此,为了从单官能和中性PFPE中分离双官能PFPE,或富集双官能PFPE的含量,需要后续的纯化。为此目的,在本领域中已经开发并且披露了纯化方法,这些方法典型地包括使用固体吸附剂固定相和洗脱液(例如,参考以索尔维苏莱克斯公司(Solvay Solexis S.p.A.)名义的US 5246588和US7288682,以奥塞蒙特有限公司(Ausimont S.p.A.)名义的US 5262057和EP0822216)。
[0005]最近,一种用于增加中性、单官能以及双官能PFPE聚合物的混合物中的双官能PFPE聚合物含量的方法已经在WO 2013/060658(以索尔维特种聚合物意大利公司(Solvay Specialty Polymers Italy S.p.A.)的名义)中披露,该方法包括使用吸附剂固定相和超临界流体作为流动相。
[0006]除上述之外,合成PFPE聚合物的另一个问题在于难以获得具有高分子量的PFPE聚合物。确实,目前可获得的合成方法允许获得具有通常范围从400至5,000的数均分子量(Mn)的PFPE。
[0007]在这方面,US 5,354,922(以奥塞蒙特有限公司的名义)披露了可能获得具有在20℃下范围从300,000至8,000,000cSt的粘度的过氧全氟聚氧化烯,这通过化学还原提供了具有大于1.9的官能度并且同时具有高分子量的中性全氟聚氧化烯聚合物。更特别地,通过化学还原获得的全氟聚氧化烯据说具有范围从400至20,000的数均分子量,以及范围分别从1.99至1.88的官能度。然而,在一方面,过氧全氟聚氧化烯具有在20℃下为100,000cSt或更高的粘度,这在工业规模上是非常难以处理的。对于在20℃下大于100,000cSt的粘度,使用溶剂是强制的,这要求在工厂中改性以及然后后续的用于处理该溶剂的步骤。另一方面,此专利例示了具有最大为3,200的数均分子量的官能全氟聚氧化烯聚合物的合成。
[0008]另外,WO 2008/122639(以索尔维苏莱克斯公司的名义)披露了用于制备官能全氟
聚醚聚合物的方法。所述聚合物据说具有在200与8,000之间的数均分子量。然而,在实例中仅仅制备了具有1,080和1,270的数均分子量的全氟聚醚聚合物。
[0009]上述文献实际上证明了当希望具有高官能度时,最终的全氟聚醚聚合物的特征在于低数均分子量。
[0010]具有范围从3,500

5,000的(Mn)的PFPE通常与包含具有更低分子量的PFPE的混合物分离。这个问题以及具有高分子量的单官能PFPE的分离在例如WO 2016/083280(以索尔维特种聚合物意大利公司的名义)中披露。
[0011]WO 2016/083279(以索尔维特种聚合物意大利公司的名义)在实例4中披露了通过使Z DOL PFPE与包含九氟丁磺酸酯端基的Z DOL PFPE反应获得的聚合物的合成,使得经过薄层蒸馏后的聚合物具有部分氟化的主链(该主链包含三个通过具有式

CH2OCH2‑
的氢化链连接在一起的全氟聚醚链段),并且具有8100g/mol的数均分子量。没有指示此聚合物的官能度。

技术实现思路

[0012]本申请人现在面临的问题是提供其特征在于高数均分子量(即从约7,000并且最高达30,000的数均分子量)和高官能度(即至少1.80)两者的 (全)氟聚醚聚合物。
[0013]尽管具有最高达10,000的数均分子量的PFPE聚合物已经在本领域中披露,本申请人充分意识到,当通过光氧化四氟乙烯制备PFPE聚合物时,必需在希望的分子量与希望的官能度之间寻找平衡。实际上,为了获得其特征在于高官能度(例如像至少1.80)的PFPE聚合物的混合物,最终的PFPE聚合物的数均分子量将不大于1,500。另一方面,如果希望数均分子量更高,应使用具有更小量的过氧化氧(PO)的起始材料,因此负面性地影响最终的官能度值。迄今为止,本申请人不清楚允许获得具有7,000或更高的数均分子量的双官能 PFPE聚合物的在工业规模上应用的任何光氧化方法。
[0014]另外,本申请人面临的问题是提供其特征在于高数均分子量和高官能度两者的(全)氟聚醚聚合物,无需纯化包含中性、单官能以及双官能PFPE 聚合物的混合物的步骤。实际上,随着PFPE聚合物的数均分子量的增加,寻找在工业规模上可以有效分离中性、单官能以及双官能聚合物的分离技术的困难也增加。
[0015]此外,本申请人面临的问题是提供其特征在于高数均分子量和高官能度两者的(全)氟聚醚聚合物,其主链仍包含具有式

(CF2O)

的单元。实际上,相比于其主链仅包含具有式

(CF2CF2CF2O)



[CF(CF3)CF2O]‑
的重复单元的PFPE聚合物,C1

重复单元为最终的PFPE聚合物提供特殊的低温特性。
[0016]出乎意料地,本申请人发现其特征在于数均分子量(Mn)为至少 7,000道尔顿(如通过
19
F

NMR测量的)且官能度(F)为至少1.80的全氟聚醚聚合物可以经由方便的方法制备,该方法可以容易地在工业规模上实施且不需要分离纯化步骤。
[0017]因此,在第一方面,本专利技术涉及一种用于制造如下定义的聚合物 (PFPE
EST
)的方法[方法(P)],所述方法包括以下步骤:(I)使至少一种具有至少1.90的官能度的全氟聚醚二醇[聚合物(PFPE)] 与至少一种全氟



乙烯基醚[化合物(F)]反应以提供至少一种部分氟化的聚醚聚合物[聚合物
(HFPE)],其包含部分氟化的聚醚主链,该主链具有键合至所述主链的相反侧的两个链端[链(E
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种全氟聚醚聚合物[聚合物(PFPE
EST
)],其包含完全氟化的主链,该主链具有键合至所述主链的相反侧的两个链端[链(E
PFPE

EST
)],所述链(E
PFPE

EST
)中的至少一个包含具有下式的一个基团

C(=O)X1,其中X1是

OH或包含从1至6个碳原子的烷氧基链,并且另一个链(E
PFPE

EST
)包含具有式

F、

CF3或

C(=O)X1的基团,其中X1是如上定义的,并且其中所述主链符合下式:

(CFX
#
)
z1
O(R
f
)(CFX

)
z2
D
F*

[O

CF2CF2(CF2)
z
O

R
CF

O(CF2)
z*
CF2CF2‑
R
pf

F
]
t

其中:t是从1至30、优选地从1至25、更优选地从1至20的整数,z和z

中的每一个独立地是0或1;z1是等于或大于1的整数;z2是0或等于或大于1的整数;X
#
和X

,彼此相同或不同,是

F或

CF3,前提是当z1和/或z2大于1时,X
#
和X



F;D
F*
是包含从1至6个、更优选地从1至3个碳原子的全氟化的亚烷基链,所述烷基链任选地被至少一个包含从1至3个碳原子的全氟烷基取代;R
CF
是包含从2至12个、优选地从2至6个碳原子,任选地被一个或多个氧原子中断的全氟烷基链;(R
f
)包含重复单元R
°
、优选地由其组成,所述重复单元独立地选自下组,该组由以下各项组成:(i)

CFXO

,其中X是F或CF3;(ii)

CFXCFXO

,其中X在每次出现时相同或不同,是F或CF3,其前提是X中的至少一个是

F;(iii)

CF2CF2CF2O

;(iv)

CF2CF2CF2CF2O

;(v)

(CF2)
j

CFZ

O

,其中j是从0至3的整数并且Z是具有通式

O

R
(f

a)

T的基团,其中R
(f

a)
是包含从0至10个数目的重复单元的氟聚氧亚烷基链,所述重复单元选自以下:

CFXO



CF2CFXO



CF2CF2CF2O



CF2CF2CF2CF2O

,其中每个X独立地是F或CF3并且T是C1‑
C3全氟烷基;R
pf

F
是具有下式的链:

O

D
F

(CFX
#
)
z1

O(R
f
)(CFX

)
z2

其中z1、z2、X
#
、X

以及(R
f
)是如上定义的;D
F
是包含从1至6个、更优选地从1至3个碳原子的全氟化的亚烷基链,所述烷基链任选地被至少一个包含从1至3个碳原子的全氟烷基取代。2.根据权利要求1所述的聚合物(PFPE
EST
),所述聚合物具有从7,000道尔顿(如通过
19
F

NMR测量的)、优选地从9,000道尔顿,并且最高达30,000道尔顿的数均分子量(Mn)。3.根据权利要求1所述的聚合物(PFPE
EST
),所述聚合物具有至少1.80、更优选地至少1.85的官能度(F
EST
)。4.一种部分氟化的聚醚聚合物[聚合物(HFPE)],其包含部分氟化的聚醚主链,该主链
具有键合至所述主链的相反侧的两个链端[链(E
HFPE
)],所述链(E
HFPE
)中的至少一个包含一个

OH基团,并且另一个链(E
HFPE
)包含选自

OH、

F、

CF3或

COOH的基团,其中所述主链符合下式:

D(CFX
#
)
z1
O(R
f
)(CFX

)
z2
D


[OCF2CFH(CF2)
z
O

R
CF

O(CF2)
z*
CFHCF2‑
R
pf
]
t

其中t是从1至30的整数;z和z

中的每一个独立地是0或1;R
CF
是包含从1至12个、优选地从2至6个碳原子,任选地被一个或多个氧原子中断的全氟烷基链;z1和z2,彼此相同或不同,是等于或大于1的整数;X
#
和X

,彼此相同或不同,是

F或

CF3,前提是当z1和/或z2大于1时,X
#
和X



F;D和D

,彼此相同或不同,是σ键或包含从1至6个、更优选地从1至3个碳原子的亚烷基链,所述烷基链任选地被至少一个包含从1至3个碳原子的全氟烷基取代;R
pf
是具有下式的链:

O

D

(CFX
#
)
z1

O(R
f
)(CFX

)
z2

D


其中z1、z2、X
#
、X

、D以及D

是如上定义的;并且(R
f
)包含重复单元R
°
、优选地由其组成,这些重复单元选自由如权利要求1中所定义的式(i)至(v)组成的组。5.根据权利要求4所述的聚合物(HFPE),所述聚合物具有从7,000道尔顿(如通过
19
F

NMR测量的)、优选地从9,000道尔顿,并且最高达30,000道尔顿的数均分子量(Mn);和/或至少1.80、更优选地至少1.85的官能度(F
HFPE

OH
)。6.一种部分氟化的聚醚聚合物[聚合物(HFPE
P
)],其包含部分氟化的主链,该主链具有键合至所述主链的相反侧的两个链端[链(E
HFPE

P
)],所述链(E
HFPE

P
)中的至少一个包含基团

OC(=O)R3,其中R3是

F、

CF3或包含从2至6个碳原子、任选地被氧原子中断的直链或支链的全氟化的烷基链,并且另一个链端包含基团

OC(=O)R3,其中R3是如上定义的或是具有式

F、

CF3或

COOH的基团;所述主链符合下式:

D(CFX
#
)
z1
O(R
f
)(CFX

)
z2
D


[OCF2CFH(CF2)
z
O

R
CF

O(CF2)
z*
CFHCF2‑
R
pf
]
t

其中t、z、z

、R
CF
、X
#
、X

、D、D

以及R
pf
是如权利要求4中所定义的。7.根据权利要求6所述的聚合物(HFPE
P
),所述聚合物具有从7,000道尔顿(如通过
19
F

NMR测量的)、优选地从9,000道尔顿,并且最高达30,000道尔顿的数均分子量(Mn);和/或至少1.80、更优选地至少1.85的官能度(F
HFPE

P
)。8.一种完全氟化的聚醚聚合物[聚合物(PFPE
P
)],其包含完全氟化的聚醚主链,该主链具有键合至所述主链的相反侧的两个链端[链(E
PFPE

P
)],所述链(E
PFPE

P
)中的至少一个包含基团

OC(=O)R3,其中R3是

F、

CF3或包含从2至6个碳原子、任选地被氧原子中断的直链或支链的全氟化的烷基链,并且另一个链(E
PFPE

P
)包含具有式

F、

CF3的基团或基团

OC(=O)R3,其中R3是如上定义的;所述主链符合下式:

(CFX
#
)
z1
O(R
f
)(CFX

)
z2
D
F*

[O

CF2CF2(CF2)
z
O

R
CF

O(CF2)
z*
CF2CF2‑
R
pf

F
]
t

其中t是从1至30的整数,z和z

中的每一个独立地是0或1;z1是等于或大于1的整数;z2是0或等于或大于1的整数;X
#
和X

,彼此相同或不同,是

F或

CF3,前提是当z1和/或z2大于1时,X
#
和X



F;D
F*
是包含从1至6个、更优选地从1至3个碳原子的全氟化的亚烷基链,所述烷基链任选地被至少一个包含从1至3个碳原子的全氟烷基取代;R
CF
是包含从2至12个、优选地从2至6个碳原子,任选地被一个或多个氧原子中断的全氟烷基链;(R
f
)包含重复单元R
°
、优选地由其组成,所述重复单元独立地选自下组,该组由以下各项组成:(i)

【专利技术属性】
技术研发人员:P
申请(专利权)人:索尔维特殊聚合物意大利有限公司
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1