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1.全氟乙烯基醚
全氟乙烯基醚(RF-O-CF=CF2),通常是作为共聚单体应用于可热塑加工的氟塑料、氟橡胶和含功能基团的含氟聚合物的生产。其中RF基有从最简单的三氟甲基到较长的全氟烷基甚至是聚醚型或带有另外功能的基团,如-COOH、-SO3H等,按所选用的全氟烷氧化物而定。在与HFPO加成后得到的酰氟产物,经水解成盐再热裂脱CO2和金属氟化物,即可形成烯醚(-OCF=CF2)结构。例如全氟(甲基乙烯基醚)CF3OCF=CF2的生产方法是将由氟光气和氟化铯构成的三氟甲基氧化铯(CF3O-Cs+),与1分子HFPO加成,然后水解、热解,反应式如下:
可以看到CsF起着催化剂作用,加成反应通常在一非质子极性溶剂(如一缩二乙二醇二甲醚)中于低温下进行。为了得到1:1的加成产物,要控制反应物的摩尔比,表7-9列出各种RFO-与HFPO加成的条件和结果。
表7-9 RF-与HFPO加成的条件和结果
在热裂解脱羧时,在有含活泼氢的物质如水存在时,则生成氢化物,影响烯醚的产率。例如:
为了避免湿气,可以采用酰氟加成物在Na2CO3-二乙二醇二甲醚中直接回流或通过热的无水Na2CO3填充塔一步完成。
工业性生产的全氟乙烯基醚类产品主要有下列几种。
全氟(正丙基乙烯基醚)由全氟环氧丙烷二聚体制得,与四氟乙烯的共聚物相比具有较低的熔体,可以注射或挤出成型,并保持聚四氟乙烯其他的优异性能。
含磺酸功能基团的全氟乙烯基醚是制造全氟磺酸离子交换树脂和膜的原料。最初由杜邦公司研制成功,商品名为Nafion,单体的合成路线如下:
与四氟乙烯共聚后,再将磺酰氟端基-SO2F水解即成全氟磺酸树脂:
共聚物在水解前可热塑挤压成薄膜,主要用作离子膜法电解生产氯碱的电解槽隔膜。
全氟(甲基乙烯基醚)也可与四氟乙烯共聚,当共聚物中该单体成分超过30%(摩尔分数)时成为非晶性弹性体。
含羧酸基的全氟乙烯基醚是用于合成全氟羧酸树脂和膜的原料,由日本旭硝子公司开发的商品称为Flemion,单体的合成路线如下:
与四氟乙烯共聚后,可先热塑挤压成膜,再将酯基水解,即成全氟羧酸膜:
全氟羧酸膜的主要用途是与全氟磺酸膜一起加工成复合膜以提高全氟离子膜在氯碱生产时的电流效率。
结构略有差异的带磺酸或羧酸基的全氟烯醚还有CF2=CFO(CF2)RSO2F(n=2,3)和CF2=CFOCF2CF2COOCH3等。
还有一种合成带功能基烯醚的方法是对含碘的醚XRFCF2OCF2CF2I[X=CO2R,CONR2,SO2F或PO(OR)2]的脱碘氟反应。先以金属如Mg、Cu、Zn、Sn或 Sb与之作用,形成有机金属碘化物,然后在无质子条件下加热得到相应的烯醚,反应式如下:
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