CN103130691B - 一种铬雾抑制剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铬雾抑制剂，即N-全氟磺酰基-（N-全氟己基磺酰基）亚胺磺酸盐，还公开了该铬雾抑制剂的制备方法，即将N-全氟磺酰基-（N-全氟己基磺酰基）亚胺与氯磺酸、碱性水溶液反应得到N-全氟磺酰基-（N-全氟己基磺酰基）亚胺磺酸盐。该铬雾抑制剂的表面张力达到铬雾抑制剂标准，其抑雾效果与市售铬雾抑制剂相当，适合取代全氟辛烷磺酸及其盐类（PFOS）、全氟辛烷磺酰氟(PFOSF)。
Description
技术领域
本发明涉及一种铬雾抑制剂及其制备方法。
背景技术
在电镀铬工艺中，在阴极上除还原金属铬外，同时大量析出氢气，阳极大量析出氧气，从阴阳极析出的氢气、氧气，产生大量气泡，同时伴随着铬酸微粒逸出，形成铬雾。这不仅浪费铬酸,而且污染环境,危害人身健康。传统上，抑制铬雾溢出的方法是在镀铬电镀液中加入表面活性剂-铬雾抑制剂，如全氟辛烷磺酸及其盐类(PFOS)、全氟辛烷磺酰氟(PFOSF)，这种铬雾抑制剂能在镀铬电镀液的表面形成稳定的泡沫层，阻止铬雾的溢出。但全氟辛烷磺酸及其盐类(PFOS)、全氟辛烷磺酰氟(PFOSF)为持久性有机污染物，在2009年5月，九种严重危害人类健康与自然环境的新POPs增列在《斯德哥尔摩公约》中，其中包括全氟辛烷磺酸及其盐类(PFOS)、全氟辛烷磺酰氟(PFOSF)。因此亟待合成一种新型铬雾抑制剂来取代全氟辛烷磺酸及其盐类(PFOS)、全氟辛烷磺酰氟(PFOSF)。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种铬雾抑制剂及其制备方法。
本发明提供的技术方案为：一种铬雾抑制剂，化学名称为N-全氟磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺磺酸盐，为N-全氟丁基磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺磺酸钠或N-全氟己基磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺磺酸钠。
本发明还提供上述铬雾抑制剂的制备方法，即将N-全氟磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺依次与氯磺酸、碱性水溶液反应得到N-全氟磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺磺酸盐。
所述方法是按照如下步骤进行的：取定量的N-全氟磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺与过量的溶剂丙酮混合，搅拌下加热溶解，待N-全氟磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺全部溶解后再慢慢滴加相当于N-全氟磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺摩尔量的1～2倍的氯磺酸，反应1小时后再滴加与氯磺酸的摩尔量相同的碱性水溶液，反应1小时后去除溶剂、水和杂质，即得N-全氟磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺磺酸盐。
本发明提供的铬雾抑制剂在电镀液中能够稳定存在，能在电镀液表面形成稳定的泡沫层，且其碳链较PFOS和PFOSF短，易于分解，对环境的危害较低，且该铬雾抑制剂的表面张力达到铬雾抑制剂标准，其抑雾效果与市售铬雾抑制剂相当，适合取代全氟辛烷磺酸及其盐类(PFOS)、全氟辛烷磺酰氟(PFOSF)。
附图说明
图1为N-全氟磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺磺酸钠的红外光谱。
具体实施方式
以下通过实施例做进一步介绍。
实施例1
N-全氟丁基磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺磺酸钠的制备：取1mol N-全氟丁基磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺放入反应器中，加入适量的溶剂丙酮，磁力搅拌下加热溶解，温度控制在50℃，等全部溶解后再慢慢滴加2mol氯磺酸，反应一个小时后再滴加2mol/LNaOH水溶液，反应1个小时，然后将反应物旋蒸，去除溶剂和水，再加入无水乙醇去除充分搅拌下N-全氟丁基磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺磺酸钠溶解，之后抽滤去除氯化钠，旋蒸，得产物N-全氟丁基磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺磺酸钠。
通过产物的MS图可以确定其分子量为681。
N-全氟丁基磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺的制备：取全氟丁基磺酰氨1mol放入反应器中，加入一定量的溶剂无水乙醇，再加入0.6mol三乙胺，冰浴下滴入3mol全氟己基磺酰氟，放入磁子反应进行8个小时，等反应结束之后旋蒸去除溶剂.，烘干之后加入二氯甲烷，充分搅拌，抽滤，得产物N-全氟丁基磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺。
全氟丁基磺酰氨的制备：取一定量的无水乙醇，全氟丁基磺酰氟1mol加入到反应器中，加入氧化钙2mol，再加磁子搅拌，通入过量的氨气，反应过后进行抽滤，再旋蒸，得的产物全氟丁基磺酰氨。
实施例2
N-全氟己基磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺磺酸钠的制备：取1mol N-全氟己基磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺放入反应器中，加入适量的溶剂丙酮，磁力搅拌下加热溶解，温度控制在50℃，等全部溶解后再慢慢滴加1mol氯磺酸，反应一个小时后再滴加2mol/LNaOH水溶液，反应1个小时，然后将反应物旋蒸，去除溶剂和水，再加入无水乙醇去除充分搅拌下N-全氟己基磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺磺酸钠溶解，之后抽滤去除氯化钠，旋蒸，得产物N-全氟己基磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺磺酸钠。
N-全氟己基磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺的制备：取全氟己基磺酰氨1mol放入反应器中，加入一定量的溶剂无水乙醇，再加入0.6mol三乙胺，冰浴下滴入3mol全氟己基磺酰氟，放入磁子反应进行8个小时，等反应结束之后旋蒸去除溶剂，烘干之后加入二氯甲烷，充分搅拌，抽滤，得产物N-全氟己基磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺。
全氟丁基磺酰氨的制备：取一定量的无水乙醇，全氟己基磺酰氟1mol加入到反应器中，加入氧化钙2mol，再加磁子搅拌，通入过量的氨气，反应过后进行抽滤，再旋蒸，得的产物全氟丁基磺酰氨。
由产物的红外光谱图可知，在3430cm-1附近有较宽的O-H和N-H吸收峰，在1400cm-1处出现了C-N的强吸收峰，1210，1150及536cm-1处是C-F的吸收峰，1260、1040cm-1为S＝O伸缩振动2个特征吸收峰，如图1所示。
本发明实施例1和实施例2所制备的铬雾抑制剂的性能如表1所示：
表1.铬雾抑制剂的性能
Claims (3)
1.一种铬雾抑制剂，其特征在于，化学名称为N-全氟磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺磺酸盐，为N-全氟丁基磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺磺酸钠或N-全氟己基磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺磺酸钠。
2.一种如权利要求1所述的铬雾抑制剂的制备方法，其特征在于，将N-全氟磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺依次与氯磺酸、碱性水溶液反应即得到N-全氟磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺磺酸盐。
3.根据权利要求2所述的一种铬雾抑制剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：取定量的N-全氟磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺与过量的溶剂丙酮混合，搅拌下加热溶解，待N-全氟磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺全部溶解后再慢慢滴加相当于N-全氟磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺摩尔量的1～2倍的氯磺酸，反应1小时后再滴加与氯磺酸的摩尔量相同的碱性水溶液，反应1小时后去除溶剂、水和杂质，即得N-全氟磺酰基-(N-全氟己基磺酰基)亚胺磺酸盐。
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