多官能氟化化合物、由该化合物制成的氟化聚合物以及相关方法技术

多官能化合物由式X

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多官能氟化化合物、由该化合物制成的氟化聚合物以及相关方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年6月4日提交的美国临时申请号62/856,893的优先权，该美国临时申请的公开内容全文以引用方式并入本文。

技术介绍

[0003]氟化聚合物广泛用作原材料，并且因具有多种有益特性而为人所知。四氟乙烯(TFE)和一种或多种其他单体的可熔融加工的共聚物具有可用的特性，诸如耐化学品性、耐候性、低易燃性、热稳定性以及有利的电特性。此类特性使得这些含氟聚合物可用于例如制品诸如管材、管道、箔、膜以及用于线材和缆线的涂层中。
[0004]已知含氟弹性体具有例如优异的机械性能、耐热性、耐候性和耐化学品性。此类有利特性使得含氟弹性体例如作为可以暴露于高温或腐蚀环境中的O形环、密封件、软管、防滑材料和涂层(例如，用于汽车的金属垫圈涂层)是有用的。已经发现含氟弹性体在汽车工业、化学处理工业、半导体工业、航空航天工业和石油工业等中是有用的。
[0005]含氟弹性体通常通过以下步骤来制备：混合无定形含氟聚合物(有时也称为含氟弹性体胶)与一种或多种固化剂，使所得的可固化组合物成形为期望的形状，以及使可固化组合物固化。无定形含氟聚合物常常包含固化位点，其是掺入到无定形含氟聚合物主链中能够与某些固化剂反应的官能团。
[0006]TFE与包含磺酰基和羧基侧基的单体的共聚物可用作离子共聚物或离聚物。离聚物可用于例如制备用于燃料电池中的膜电极组件的聚合物电解质膜或NaCl电解。降低共聚物的磺酰基基团当量倾向于增加共聚物中的电传导率。美国专利8,097,383(Kaneko)记录以提供一种聚合物电解质材料，该聚合物电解质材料具有高离子交换容量和低电阻并且具有比常规电解质材料更高的软化温度。美国专利7,297,815(Murata)记录以提供以低成本有效获得具有各种分子结构的氟化磺酰氟化合物的方法。
[0007]氟化聚合物通常是通过水性乳液聚合反应来制备的，其中聚合反应通常在氟化乳化剂的存在下在水相中进行。在一些应用中，可能期望从氟化聚合物中移除乳化剂，或另外避免在最终制品中存在乳化剂。

技术实现思路

[0008]本公开提供了一种多官能氟化化合物和一种用于制备该化合物的方法。易于获得的丙二酸酯和相关羧酸以及它们的衍生物有利地用作该方法的起始物质。该方法包括与具有氟化烯烃基团的化合物反应，该方法可在相对低的温度和环境压力下进行。多官能氟化化合物可用于例如作为聚合助剂将固化位点引入含氟聚合物中，并且可用于制备氟化离聚物。
[0009]在一个方面，本公开提供一种由下式表示的多官能化合物：
[0010][0011]在该式中，R为氟、氯、溴或氢原子；RF为未间断或被至少一个
‑
O
‑
基团间断并且未取代或被至少一个氯原子、芳基基团或它们的组合取代的氟化烯基基团，或者RF为被溴或碘取代或者未间断或被至少一个
‑
O
‑
基团间断的氟化烷基基团或芳基烷亚基基团；并且X和Y各自独立地为
‑
C(O)
‑
O
‑
M、
‑
C(O)
‑
HAL、
‑
C(O)
‑
NR
12
、
‑
C≡N、
‑
C(O)NR1‑
SO2‑
R
f1
‑
W或者未间断或被一个或多个
‑
O
‑
基团间断的氟化烯基基团。每个HAL独立地为
‑
F、
‑
Cl或
‑
Br。每个R
f1
独立地为未间断或被一个或多个
‑
O
‑
基团间断的氟化烷亚基基团。每个W独立地为
‑
F、
‑
SO2Z、
‑
CF＝CF2、
‑
O
‑
CF＝CF2或
‑
O
‑
CF2‑
CF＝CF2。每个Z独立地为
‑
F、
‑
Cl、
‑
NR
12
或
‑
OM。每个R1独立地为氢原子或具有至多四个碳原子的烷基，并且每个M独立地为烷基基团、三甲基甲硅烷基基团、氢原子、金属阳离子或季铵阳离子。
[0012]在另一方面，本公开提供了一种含氟聚合物，该含氟聚合物由包含多官能化合物的组分制备。
[0013]在另一方面，本公开提供了一种用于制备多官能化合物的方法。该方法包括将包含由式M
’
O(O)C
‑
C(R)H
‑
C(O)OM
’
表示的丙二酸酯、碱和包含烯烃基团的氟化化合物的第一组分混合以及形成由式M
’
O(O)C
‑
C(R)RF
‑
C(O)OM
’
表示的化合物。在这些式中，每个M
’
独立地为烷基基团或三甲基甲硅烷基基团，R为溴、氯、氟或氢原子，并且RF为未间断或被至少一个
‑
O
‑
基团间断并且未取代或被至少一个氯原子、芳基基团或它们的组合取代的氟化烯基。
[0014]其他方法步骤可用于制备多官能化合物的各种实施方案。
[0015]在另一方面，本公开提供了一种制成含氟化合物的方法。该方法包括将包含本文所公开的多官能化合物和至少一种由式R
a
CF＝CR
a2
、CF2＝CF(CF2)
m
(OC
n
F
2n
)
z
OR
f2
或它们的组合表示的至少一种氟化单体的第四组分混合，以及使该氟化单体与该多官能化合物共聚。在这些式中，每个R
a
独立地为氟、氯、溴、氢、氟代烷基基团、具有至多10个碳原子的烷基、具有至多8个碳原子的烷氧基或具有至多8个碳原子的芳基；R
f2
为具有1至8个碳原子并任选地被一个或多个
‑
O
‑
基团间断的直链或支链全氟烷基基团；z为0、1或2；每个n独立地为1、2、3或4；并且m为0或1。
[0016]在本申请中：
[0017]诸如“一个”、“一种”、“该”和“所述”的术语并非旨在仅指单一实体，而是包括可用于说明的特定示例的一般类别。术语“一个”、“一种”、“该”和“所述”可与术语“至少一个(种)”互换使用。
[0018]后接列表的短语“包括(含)
……
中的至少一个(种)”是指包括(含)该列表中任何一个项目以及该列表中两个或更多个项目的任意组合。后接列表的短语
“……
中的至少一个(种)”是指该列表中任何一个项目或者该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种由下式表示的多官能化合物：其中X和Y各自独立地为
‑
C(O)
‑
O
‑
M、
‑
C(O)
‑
HAL、
‑
C(O)
‑
NR
12
、
‑
C≡N、
‑
C(O)NR1‑
SO2‑
R
f1
‑
W或者未间断或被至少一个
‑
O
‑
基团间断的氟化烯基基团，其中每个HAL独立地为
‑
F、
‑
Cl或
‑
Br，每个R
f1
独立地为未间断或被至少一个
‑
O
‑
基团间断的氟化烷亚基基团，每个W独立地为
‑
F、
‑
SO2Z、
‑
CF＝CF2、
‑
O
‑
CF＝CF2或
‑
O
‑
CF2‑
CF＝CF2；每个Z独立地为
‑
F、
‑
Cl、
‑
NR
12
或
‑
OM，每个R1独立地为氢原子或具有至多四个碳原子的烷基，并且每个M独立地为烷基基团、三甲基甲硅烷基基团、氢原子、金属阳离子或季铵阳离子；R为溴、氯、氟或氢原子；并且RF为未间断或被至少一个
‑
O
‑
基团间断并且未取代或被至少一个氯原子、芳基基团或它们的组合取代的氟化烯基基团，或者RF为被溴或碘取代并且未间断或被至少一个
‑
O
‑
基团间断的氟化烷基基团或芳基烷亚基基团。2.根据权利要求1所述的多官能化合物，其中R为氟原子，并且RF为全氟化烯基基团。3.根据权利要求1或2所述的多官能化合物，其中X和Y各自独立地为
‑
C(O)
‑
O
‑
M、
‑
C(O)F、
‑
C≡N或
‑
CF2‑
O
‑
全氟化烯基，并且其中每个M独立地为烷基基团、三甲基甲硅烷基基团、氢原子、金属阳离子或季铵阳离子。4.一种含氟聚合物，所述含氟聚合物由包含根据权利要求1至3中的任一项所述的多官能化合物的组分制备。5.一种用于制备多官能化合物的方法，所述方法包括：将第一组分混合，所述第一组分包含：由式M
’
O(O)C
‑
C(R)H
‑
C(O)OM
’
表示的丙二酸酯、碱和包含烯烃基团的氟化化合物；以及形成由式M
’
O(O)C
‑
C(R)RF
‑
C(O)OM
’
表示的化合物，其中每个M
’
独立地为烷基基团或三甲基甲硅烷基基团，R为溴、氯、氟或氢原子；并且RF为未间断或被至少一个
‑
O
‑
基团间断并且未取代或被至少一个氯原子、芳基基团或它们的组合取代的氟化烯基。6.根据权利要求5所述的方法，其中包含所述烯烃基团的所述氟化化合物为R
a
CF＝CR
a2
、CF2＝CF
‑
CF2‑
LG或CF2＝CF(CF2)
m
(OC
n
F
2n
)
z
OR
f2
，其中每个R
a
独立地为氟、氯、溴、氢、氟代烷基基团、具有至多10个碳原子的烷基、具有至多8个碳原子的烷氧基或具有至多8个碳原子的芳基；LG为Cl、Br、I、氯硫酸根、氟硫酸根或三氟甲基硫酸根；R
f2
为具有1至8个碳原子并且任选地被至少一个
‑
O
‑
基团间断的直链或支链全氟烷基基团；
z为0、1或2；每个n独立地为1、2、3或4；并且m为0或1。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中包含所述烯烃基团的所述氟化化合物为偏二氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯或CF2＝CF
‑
CF2‑
LG，其中LG为Cl、Br、I、氯硫酸根、氟硫酸根或三氟甲基硫酸根。8.根据权利要求5至7中的任一项所述的方法，其中所述碱包括氢化钠、碳酸氢钠、叔丁醇钾、碳酸铯或正丁基锂中的至少一种。9.根据权利要求5至8中的任一项所述的方法，所述方法还包括将由式M
’
O(O)C
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：