CN108467339B - 一种新型氧杂氢氟醚化合物及制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及氧杂氢氟醚化合物和制备新型氧杂氢氟醚化合物的方法以及氧杂氢氟醚化合物的应用。所述氧杂氢氟醚化合物是用通式CF3O(CF2O)mCF2CF2R表示的化合物，所述R为OR1、(OCF(CF3)CF2)nOR2或OCF2CF2OR3，R1、R2、R3为C1‑C3直链或支链烷基。本发明设计的新型氧杂氢氟醚结构中含氧元素高，具有极低的表面张力，比其他氢氟醚溶剂具有更强的渗透性，应用于清洗剂可确保彻底清洁；同时，氧杂氢氟醚由于其含氧量高，大气寿命短，容易降解为CO2和氟化盐，GWP值(温室效应潜值)较低。新型氧杂氢氟醚在防指纹液稀释剂、稀释含氟处理剂、设备部件中除去污染物、制备泡沫塑料、蒸汽相焊接、传递热、在基底上沉积涂层、切割或研磨加工方面有良好的应用。

Description

一种新型氧杂氢氟醚化合物及制备方法和用途
技术领域
本发明具体涉及一种氧杂氢氟醚化合物及其制备方法和用途。
背景技术
氯氟烃是一种含有氯、氟元素的碳氢化学物质，其在地球表面很稳定，可是，一蹿到距地球表面15～50千米的高空，受到紫外线的照射，就会生成新的物质和氯原子(氯自由基)，氯原子可产生一系列破坏多达上千到十万个臭氧分子的反应，而本身不受损害。这样，臭氧层中的臭氧被消耗得越来越多，臭氧层变得越来越薄，局部区域甚至出现臭氧层空洞。
氯氟烃的大量释放导致臭氧层的破坏日益严重，蒙特利尔条约的参与国加快了终止工业化国家生产氯氟烃(CFCs)类制冷剂、发泡剂、含氟清洗剂品步伐，迫切需要能保护臭氧层的环保型制冷剂、发泡剂和电子清洗剂。氢氟醚是一种新型制冷剂、发泡剂、含氟清洗剂，消耗臭氧潜能值(ODP)为零，全球变暖潜能值(GWP)低且大气停留时间短，是氯氟烃的理想型替代品。因此开发新型的、环保、无污染的氢氟醚类化合物成为亟待解决的问题。
巨化集团技术中心及锦州惠发天合化学有限公司在中国专利CN 103254041和中国专利CN 102115428中描述了一种氢氟醚及其制备方法，所涉及的氢氟醚为三氟乙基四氟乙醚HFE-347等物质。该氢氟醚由于具有刺激性气味，不满足清洗剂，稀释剂等电子行业的使用需求。
美国3M公司在中国专利CN96193932中描述在Simons ECF槽中，电化学正丁酰氟(纯度＜99％)制得全氟化丁酰氟。使用无水氟化氢进行电解氟化的工艺设备腐蚀性强，能耗大，风险大,副产物多。
氟碳环醚溶剂是持久性有机污染物全氟辛酸在电解氟化工艺中的副产物，随着国际上对全氟辛酸PFOA的限制与淘汰，氟碳环醚溶剂也将逐渐退出生产和市场。
本发明为解决现有三氟乙基四氟乙醚HFE-347的刺激性气味的产品缺陷，克服电解氟化高腐蚀性，高能耗，高风险的工艺缺点以及氟碳环醚的限制问题，提出了一种温和的工艺制备新型氧杂氢氟醚产品。该氧杂氢氟醚不仅没有刺激性气味，同时兼具零ODP值，低GWP值，是一种环保型的CFC氯氟烃替代品。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：鉴于对环境友好型化合物，尤其是具有零臭氧消耗潜势和/或低全球变暖趋势的化合物的需求越来越多，本发明的新型氧杂氢氟醚，只有含氟这一唯一卤素元素，不具有含破坏臭氧层物质，是环保型不可燃溶剂和清洗剂。
本发明提供一种氧杂氢氟醚化合物，本发明还提供制备新型氧杂氢氟醚化合物的方法以及氧杂氢氟醚化合物的应用。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种氧杂氢氟醚化合物，是用通式CF3O(CF2O)mCF2CF2R表示的化合物，所述R为OR1、(OCF(CF3)CF2)nOR2或OCF2CF2OR3，R1、R2、R3为C1-C3直链或支链烷基，所述氧杂氢氟醚化合物具体为CF3O(CF2O)mCF2CF2OR1(Ⅰ)、CF3O(CF2O)mCF2CF2(OCF(CF3)CF2)nOR2(Ⅱ)、CF3O(CF2O)mCF2CF2OCF2CF2OR3(Ⅲ)，所述m是0-6的整数，n是0-6的整数。
优选地，所述氧杂氢氟醚化合物选自以下物质：
CF3OCF2CF2OR,CF3OCF2OCF2CF2OR,CF3OCF2OCF2OCF2CF2OR,CF3OCF2OCF2OCF2OCF2CF2OR,CF3OCF2OCF2OCF2OCF2OCF2CF2OR,CF3OCF2CF2OCF(CF3)CF2OR,CF3OCF2OCF2CF2OCF(CF3)CF2OR,CF3O(CF2O)2CF2CF2OCF(CF3)CF2OR,CF3O(CF2O)3CF2CF2OCF(CF3)CF2OR,CF3OCF2CF2(OCF(CF3)CF2)2OR,CF3OCF2OCF2CF2(OCF(CF3)CF2)2OR,CF3OCF2CF2(OCF(CF3)CF2)3OR,CF3OCF2OCF2CF2(OCF(CF3)CF2)3OR,CF3OCF2CF2OCF2CF2OR,CF3OCF2OCF2CF2OCF2CF2OR,CF3OCF2OCF2OCF2CF2OCF2CF2OR,CF3OCF2OCF2OCF2OCF2CF2OCF2CF2OR,其中R选自CH3和C2H5。
进一步优选地，以上所述氧杂氢氟醚化合物中氧原子数：氟原子数≥1:3。
优选地，所述氧杂氢氟醚化合物选自以下物质：CF3OCF2CF2OR,CF3OCF2OCF2CF2OR,CF3OCF2OCF2OCF2CF2OR,CF3OCF2OCF2OCF2OCF2CF2OR,CF3OCF2OCF2OCF2OCF2OCF2CF2OR,CF3OCF2CF2OCF2CF2OR,CF3OCF2OCF2CF2OCF2CF2OR,CF3OCF2OCF2OCF2CF2OCF2CF2OR,CF3OCF2OCF2OCF2OCF2CF2OCF2CF2OR,其中R选自CH3和C2H5。
进一步优选地，所述氧杂氢氟醚化合物选自CF3OCF2OCF2CF2OR或CF3OCF2OCF2CF2OCF2CF2OR，其中R选自CH3和C2H5。
进一步优选地，所述氧杂氢氟醚化合物选自CF3OCF2OCF2CF2OCH3或CF3OCF2OCF2CF2OCF2CF2OCH3。
本发明还提供上述氧杂氢氟醚化合物的制备方法(方法一)，其包括如下步骤：使用含氟的酰基氟化合物和烷基化试剂、氟化钾反应以合成所述氧杂氢氟醚化合物，所述含氟的酰基氟化合物选自CF3O(CF2O)mCF2COF或CF3O(CF2O)mCF2CF2(OCF(CF3)CF2)n-1OCF(CF3)COF，所述m是0-6的整数，n是1-6的整数。
所述含氟的酰基氟化合物与烷基化试剂、氟化钾的摩尔比优选为(1-2)：(1-2)：(1-2)；所述烷基化试剂优选自硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、硫酸二丙酯、硫酸二异丙酯中一种或多种的混合物。
本发明还提供了氧杂氢氟醚化合物的另一种制备方法(方法二)，其包括如下步骤：使用氟代或全氟代乙烯基醚和烷基化试剂反应以合成所述氧杂氢氟醚化合物，所述氟代或全氟代乙烯基醚选自通式为CF3O(CF2O)mCF＝CF2的化合物，所述m是0-6的整数，所述烷基化试剂为甲基次氟酸酯。
所述氟代或全氟代乙烯基醚与烷基化试剂的摩尔比优选为(1-2)：(1-2)。
对于所述方法一：
优选地，制备氧杂氢氟醚化合物的方法，包括如下步骤：将含氟的酰基氟化合物和烷基化试剂、氟化钾、溶剂、相转移催化剂混合后反应以合成所述氧杂氢氟醚化合物。
所述含氟的酰基氟化合物与烷基化试剂、氟化钾的摩尔比优选为(1-2)：(1-2)：(1-2)。
所述反应温度优选为40-60℃。
所述反应时间优选为15-30小时。
所述烷基化试剂优选自硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、硫酸二丙酯、硫酸二异丙酯中一种或多种的混合物，所述含氟的酰基氟化合物与烷基化试剂、氟化钾的摩尔比优选为(1-2)：(1-2)：(1-2)。
所述溶剂与烷基化试剂的摩尔比优选为(1-2)：(1-2)，所述溶剂优选自乙腈、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、无水二甘醇二甲醚、异山梨醇二甲基醚中的一种或多种的混合物。
所述相转移催化剂与烷基化试剂的摩尔比优选为1：(100-400)，所述相转移催化剂优选自四丁基氯化铵、四丁基氟化铵、三辛基甲基氯化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或多种的混合物。
所述氢氧化钾水溶液的质量分数优选为40-60％，所述烷基化试剂与加入的氢氧化钾水溶液所含溶质氢氧化钾的摩尔比优选为(1-2)：(1-2)。
优选地，制备氧杂氢氟醚化合物的方法，包括如下步骤：将含氟的酰基氟化合物和烷基化试剂、氟化钾、溶剂、相转移催化剂混合后升温至48-53℃，在48-53℃保温22-26小时，加入氢氧化钾水溶液，升温至55-60℃，在55-60℃保温40-60分钟，然后经分液漏斗分离出下层液体，将下层液体进一步精馏，得到氧杂氢氟醚化合物。
进一步优选地，所述制备氧杂氢氟醚化合物的方法，包括如下步骤：将含氟的酰基氟化合物和烷基化试剂、氟化钾、溶剂、相转移催化剂混合后一边以200-500转/分钟的转速搅拌一边升温至48-53℃，在48-53℃保温22-26小时，加入氢氧化钾水溶液，升温至55-60℃，在55-60℃保温40-60分钟，然后经分液漏斗分离出下层液体，将下层液体进一步精馏，得到氧杂氢氟醚化合物。
进一步优选地，所述氧杂氢氟醚化合物为CF3OCF2OCF2CF2OCH3，CF3OCF2OCF2CF2OCH3的制备方法包括如下步骤：
取1.5-3moLCF3OCF2OCF2COF、1.5-3moL溶剂、1.5-3moL氟化钾、相转移催化剂、1.5-3moL硫酸二甲酯加入到1-5L高压釜中，一边以200-500转/分钟的转速搅拌一边升温至48-53℃，在48-53℃保温22-26小时进行反应，加入质量分数为40-60％的氢氧化钾水溶液，升温至55-60℃，在55-60℃保温40-60分钟，然后使用分液漏斗进行分液，将下层液体进行精馏，得到目标产物CF3OCF2OCF2CF2OCH3；所述溶剂优选自乙腈、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、无水二甘醇二甲醚、异山梨醇二甲基醚中的一种或多种的混合物；所述硫酸二甲酯与加入的氢氧化钾水溶液所含溶质氢氧化钾的摩尔比优选为(1-2)：(1-2)；所述相转移催化剂与硫酸二甲酯的摩尔比优选为1：(100-400)，所述相转移催化剂优选自四丁基氯化铵、四丁基氟化铵、三辛基甲基氯化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或多种的混合物。
进一步优选地，CF3OCF2OCF2CF2OCH3的制备方法包括如下步骤：
取1.5-3moLCF3OCF2OCF2COF、1.5-3moL溶剂、1.5-3moL氟化钾、相转移催化剂、1.5-3moL硫酸二甲酯加入到1-5L高压釜中，一边以200-500转/分钟的转速搅拌一边升温至48-53℃，在48-53℃保温22-26小时进行反应，加入质量分数为40-60％的氢氧化钾水溶液，升温至55-60℃，在55-60℃保温40-60分钟，然后使用分液漏斗进行分液，将下层液体进行精馏，得到目标产物CF3OCF2OCF2CF2OCH3。所述溶剂优选为四乙二醇二甲醚、异山梨醇二甲基醚按摩尔比为(1-2)：(1-2)的混合物。所述硫酸二甲酯与加入的氢氧化钾水溶液所含溶质氢氧化钾的摩尔比优选为(1-2)：(1-2)；所述相转移催化剂与硫酸二甲酯的摩尔比优选为1：(100-400)，所述相转移催化剂优选为四丁基氟化铵和四丁基氯化铵按摩尔比为(1-2):(1-2)的混合物。
对于所述方法二：
优选地，制备氧杂氢氟醚化合物的方法包括如下步骤：将氟代或全氟代乙烯基醚和烷基化试剂、溶剂混合后升温至55-65℃，在55-65℃保温3-6小时进行反应，经分液漏斗分离产物，将产物进一步精馏，得到氧杂氢氟醚化合物。所述氟代或全氟代乙烯基醚与烷基化试剂的摩尔比优选为(1-2)：(1-2)；所述溶剂与烷基化试剂的摩尔比优选为(1-2)：(1-2)，所述溶剂优选自乙腈、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、无水二甘醇二甲醚、异山梨醇二甲基醚中的一种或多种的混合物。
进一步优选地，所述制备氧杂氢氟醚化合物的方法包括如下步骤：将全氟代乙烯基醚和烷基化试剂、溶剂混合后升温至55-65℃，在55-65℃保温3-6小时进行反应，经分液漏斗分离出下层液体，将下层液体进一步精馏，得到氧杂氢氟醚化合物。所述全氟代乙烯基醚与烷基化试剂的摩尔比优选为(1-2)：(1-2)；所述溶剂与烷基化试剂的摩尔比优选为(1-2)：(1-2)，所述溶剂优选自乙腈、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、无水二甘醇二甲醚、异山梨醇二甲基醚中的一种或多种的混合物。
进一步优选地，所述氧杂氢氟醚化合物为CF3OCF2OCF2CF2OCF2CF2OCH3，CF3OCF2OCF2CF2OCF2CF2OCH3的制备方法包括如下步骤：将0.5-1molCF3OCF2OCF2CF2OCF＝CF2、0.4-0.8mol四乙二醇二甲醚加入到高压釜中，接着以0.5-1.5g/min速率通入0.7-0.9mol甲基次氟酸酯CH3OF，升温至58-62℃，在58-62℃保温3.5-4.5小时进行反应，所得产物经分液漏斗分离得到目标产物，将目标产物精馏得到产物CF3OCF2OCF2CF2OCF2CF2OCH3。
其中，所述CF3OCF2OCF2CF2OCF＝CF2的制备方法包括如下步骤：
向1.5-3L的高压釜中加入0.4-0.6mol氟化钾、0.3-0.5mol的四乙二醇二甲醚，接着加入1.5-3molCF3OCF2OCF2COF，通过干冰冷阱将高压釜内温降至-2～1℃，然后以0.3-0.6g/min的流速通入1.5-3mol六氟环氧丙烷，通料完毕后，继续以100-300转/分钟的转速搅拌20-50分钟进行加成反应，加成反应粗产物经精馏得到CF3OCF2OCF2CF2OCF(CF3)COF。
将0.5-1.5molCF3OCF2OCF2CF2OCF(CF3)COF滴入到装有1-1.5mol无水碳酸钠、1.5-2mol二乙二醇二甲醚的带有回流冷凝器的三口烧瓶中，维持反应内温为45-55℃，保持2.5-3.5小时。接着以1-5℃/min的速度升温至138-142℃，在138-142℃保温20-50min进行脱羧反应，生成的产物进一步精馏得到含氟乙烯基醚CF3OCF2OCF2CF2OCF＝CF2。
CF3OCF2OCF2COF的制备方法在现有技术已经公开，可以直接参照。例如美国专利US3721696。
本发明还提供所述的氧杂氢氟醚化合物在防指纹油稀释剂中的应用。
本发明还提供氧杂氢氟醚化合物在稀释含氟硬表面处理剂的应用：包括如下步骤：将含氟硬表面处理剂与包含至少一种所述的氧杂氢氟醚化合物混合均匀。
本发明还提供氧杂氢氟醚化合物用于设备部件中除去污染物：包括如下步骤：使所述设备部件与包含至少一种所述的氧杂氢氟醚化合物接触。
本发明还提供氧杂氢氟醚化合物用于制备泡沫塑料：包括如下步骤：在可发泡聚合物或可发泡聚合物的前体存在的情况下蒸发发泡剂混合物，所述发泡剂混合物包含至少一种所述的氧杂氢氟醚化合物。
本发明还提供氧杂氢氟醚化合物在用于蒸汽相焊接：包括如下步骤：通过以下方式来熔化焊料：将至少一个包含所述焊料的部件浸没到包含至少一种所述的氧杂氢氟醚化合物的含氟化合物液蒸汽主体中。
本发明还提供氧杂氢氟醚化合物用于传递热：包括如下步骤：通过使用包含至少一种所述的氧杂氢氟醚化合物的传热剂在热源和散热器之间传递热。
本发明还提供氧杂氢氟醚化合物在基底上沉积涂层的应用：包括如下步骤：将组合物施加到所述基底的至少一个表面的至少一部分上，所述组合物包含(a)含有至少一种所述的氧杂氢氟醚化合物和溶剂的组合物；和(b)至少一种可溶解或分散在所述溶剂组合物中的涂层材料。
本发明还提供氧杂氢氟醚化合物用于切割或研磨加工：包括如下步骤：将工作流体施加到金属或复合材料工件或工具上，所述工作流体包含至少一种所述的氧杂氢氟醚化合物和至少一种润滑添加剂。
本发明的有益效果在于：
1、本发明设计的新型氧杂氢氟醚，由于其结构中含氧元素高，具有极低的表面张力，相较于其他氢氟醚溶剂，具有更强的渗透性，应用于清洗剂时可以确保彻底清洁。
2、本发明设计的新型氧杂氢氟醚，由于其含氧量高，大气寿命短，容易降解为CO2和氟化盐，GWP值(温室效应潜值)较低，其大气寿命明显低于全氟烷基直链氢氟醚化合物。
3、本发明制备的新型氧杂氢氟醚，用于防指纹油稀释剂形成的防指纹稀释液可直接替代全氟丁基甲醚等含氟稀释剂，并取得良好的防污性能及耐刮擦性能；在手机、照相机、触屛电脑和电视等高端数码产品保护玻璃和门窗玻璃、玻璃仪器的方面有良好的应用前景。另外，本发明制备的新型氧杂氢氟醚在防指纹油稀释剂、稀释含氟硬表面处理剂、从设备部件中除去污染物、制备泡沫塑料、蒸汽相焊接、传递热、在基底上沉积涂层、切割或研磨加工中有良好的应用。
4、氟碳溶剂有弱刺激性气味，四氟乙基三氟乙醚HFE-347由明显刺激性气味，本发明的氧杂氢氟醚是无色无味，更被市场和被消费者接受。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以任意组合，即得本发明各较佳实施例。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为实施例1的产物CF3OCF2OCF2CF2OCH3的GC-MS谱图。
分析采用的仪器和条件如下：
采用Agilent7980/5977E气相色谱质谱联用仪，
色谱柱：HP-5ms石英毛细管色谱柱(30m*250μm*0.25μm，Agilent)
柱温：40℃保持1min,然后以30℃/min程序升温130℃，再以5℃/min升温至250℃，再以10℃/min升温至300℃，保持8min；
载气：氦气，纯度：99.999％,分流出口流速：1.2ml/min；
进样口温度：280℃
离子源温度：230℃
四级杆温度：150℃
色谱柱载气(流量)：He(1.0ml/min,＞99.999％)
进样量：1.0μL
进样方式：不分流进样；
质谱检测器：EI源，70eV.
选择离子监测：
MS(EI)[m/e(species)]:
263(CF3OCF2OCF2CFOCH3 +)，
197(CF2OCF2CF2OCH3 +)，
135(CF3OCF2 +)，
131(CF2CF2OCH3 +)，
119(C2F5 +)，
97(C2F3O+)，
69(CF3+)。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例中，所用主要原料及仪器如下：
无水二甘醇二甲醚，CAS号：111-96-6。
氟碳溶剂，购买自山东华夏神州新材料有限公司，沸程：80-120℃，馏出物含量：≧95％，密度(23±1℃):1.73-1.78g/L，pH值：5-7，水分：≦100ppm。
氟化钾，CAS号：7789-23-3。
CF3OCF2OCF2COF按照美国专利US3721696A中实施例1所示方法进行制备。
四丁基氯化铵，CAS号：1112-67-0。
硫酸二甲酯，CAS号：77-78-1。
氢氧化钾，CAS号：1310-58-3。
四乙二醇二甲醚，CAS号：143-24-8。
六氟环氧丙烷，CAS号：428-59-1。
无水碳酸钠，CAS号：497-19-8。
二乙二醇二甲醚，CAS号：111-96-6
四丁基氟化铵，CAS号：429-41-4。
异山梨醇二甲基醚，CAS号：5306-85-4。
氢氟醚HFE-347，即1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚，CAS号：406-78-0。
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，如无特殊说明，所采用的份数均为重量份数。
实施例1
CF3OCF2OCF2CF2OCH3的制备：
将2moLCF3OCF2OCF2COF、2.1moL无水二甘醇二甲醚、2.4moL氟化钾、0.0072moL相转移催化剂四丁基氯化铵、2moL硫酸二甲酯加入到2L高压釜中，一边以300转/分钟的转速搅拌一边升温至52℃，在52℃保温24小时进行反应，反应24小时后，加入200g、质量分数为50％的氢氧化钾水溶液，升温至55℃，在55℃保温45分钟，然后使用分液漏斗进行分液，将下层液体进行精馏，得到目标产物。将所得目标产物蒸馏(b.p.＝76℃)得到纯度为99.5％、收率为96.4％的产物CF3OCF2OCF2CF2OCH3。
实施例2
CF3OCF2OCF2CF2OCF2CF2OCH3的制备：
向2L的高压釜中加入0.516mol氟化钾、0.45mol的四乙二醇二甲醚，接着加入2.0molCF3OCF2OCF2COF，通过干冰冷阱将高压釜内温降至0℃，然后以0.5g/min的流速通入2.0mol六氟环氧丙烷，通料完毕后，继续以200转/分钟的转速搅拌30分钟进行加成反应，粗产物经精馏得到CF3OCF2OCF2CF2OCF(CF3)COF。经过气相色谱分析，产物CF3OCF2OCF2CF2OCF(CF3)COF的含量为78％。
将1.0molCF3OCF2OCF2CF2OCF(CF3)COF滴入到装有1.2mol无水碳酸钠、1.80mol二乙二醇二甲醚的带有回流冷凝器的三口烧瓶中，维持反应内温为50℃，保持3小时。接着以3℃/min的速度(缓慢升温)至140℃，在140℃保温30min进行脱羧反应，生成的产物进一步精馏得到含氟乙烯基醚CF3OCF2OCF2CF2OCF＝CF2。
将0.8molCF3OCF2OCF2CF2OCF＝CF2、0.675mol四乙二醇二甲醚加入到高压釜中，接着以1g/min速率通入0.84mol甲基次氟酸酯CH3OF，升温至60℃，在60℃保温4小时进行反应。所得产物经分液漏斗分离得到目标产物，将目标产物精馏(b.p.＝126℃)得到纯度为99.6％、收率为98％的产物CF3OCF2OCF2CF2OCF2CF2OCH3。
氧杂氢氟醚CF3OCF2OCF2CF2OCH3的应用效果测试
水接触角、油酸接触角测试：取0.5g大金OPTOOLUD509防指纹油，分别以实施例1制备的CF3OCF2OCF2CF2OCH3、氟碳溶剂、氢氟醚HFE-347作为稀释剂，将0.5g大金OPTOOLUD509防指纹油加入到99.5g稀释剂中，充分搅拌得到防指纹油稀释液，将一定量的防指纹油稀释液喷涂在洁净的普通平板玻璃表面，将玻璃在烤箱中加热到150℃，并在150℃烘烤30分钟得到厚度为2.8-3μm的膜层。使用接触角测角仪(型号DSA100，厂家：德国Kruss)测试玻璃表面膜层的水接触角、油酸接触角，测试时的环境温度为25℃，水滴或油滴用量为5.0μL，随机选取膜层10个不同点进行测试，测试结果取10次结果的平均值。
耐摩擦性能测试：按水接触角、油酸接触角测试中的方法配制防指纹油稀释液，将配制好的防指纹油稀释液密封后避光、在5℃分别保存10天、30天、60天后按照上述方法制备膜层，然后用#0000号钢丝绒、负载为1kg进行反复擦拭上述膜层表面，接触面积20mm×20mm，测定耐摩擦次数，以水滴接触角不低于105°为标准。通过耐磨性能测试来评价不同稀释剂配制的防指纹油稀释液的稳定性。
表2：水接触角(WCA)、油酸接触角(OCA)测试结果表
Figure BDA0001622181990000091
表3：耐摩擦性能测试结果表
Figure BDA0001622181990000092
与氟碳溶剂、氢氟醚HFE-347作为稀释剂相比，以本发明的氧杂氢氟醚作为稀释剂配制得到的防指纹油稀释液，干燥后的膜层具有较大的水接触角和较小的油酸接触角，能充分发挥防指纹油疏水、疏油的效果，水和油污很难在该膜表面残留。本发明的氧杂氢氟醚作为稀释剂还具有优良的稳定性，与常用的氟碳溶剂、氢氟醚HFE-347稀释剂相比，以本发明氧杂氢氟醚配制的防指纹油稀释液耐磨次数明显提高，在放置60天后形成的膜层依然保持良好的耐磨性，而氟碳溶剂、氢氟醚HFE-347稀释剂在放置30天后就发生变质，耐磨性能大幅下降。此外，氟碳溶剂有弱刺激性气味，四氟乙基三氟乙醚HFE-347由明显刺激性气味，本发明的氧杂氢氟醚是没有气味，更被市场和被消费者接受。本发明的氧杂氢氟醚作为稀释剂能有效提高防指纹油的疏水、疏油性能和耐磨性能、储存稳定性，在手机，照相机，触屛电脑和电视等高端数码产品的保护玻璃，以及陶瓷卫浴、五金洁具等高端产品的防水防污防指纹处理中有广泛的应用。
实施例3
CF3OCF2OCF2CF2OCH3的制备：
将2moLCF3OCF2OCF2COF、2.1moL无水二甘醇二甲醚、2.4moL氟化钾、0.0075moL相转移催化剂、2moL硫酸二甲酯加入到2L高压釜中，一边以300转/分钟的转速搅拌一边升温至52℃，在52℃保温24小时进行反应，反应24小时后，加入200g、质量分数为50％的氢氧化钾水溶液，升温至55℃，在55℃保温45分钟，然后使用分液漏斗进行分液，将下层液体进行精馏，得到目标产物。将所得目标产物蒸馏(b.p.＝76℃)得到纯度为99.1％、收率为97.1％的产物CF3OCF2OCF2CF2OCH3。所述相转移催化剂为四丁基氟化铵和四丁基氯化铵按摩尔比为1:1的混合物。
实施例4
CF3OCF2OCF2CF2OCH3的制备：
将2moLCF3OCF2OCF2COF、2.1moL无水二甘醇二甲醚、2.4moL氟化钾、0.0075moL相转移催化剂、2moL硫酸二甲酯加入到2L高压釜中，一边以300转/分钟的转速搅拌一边升温至52℃，在52℃保温24小时进行反应，反应24小时后，加入200g、质量分数为50％的氢氧化钾水溶液，升温至55℃，在55℃保温45分钟，然后使用分液漏斗进行分液，将下层液体进行精馏，得到目标产物。将所得目标产物蒸馏(b.p.＝76℃)得到纯度为99.4％、收率为97.5％的的产物CF3OCF2OCF2CF2OCH3。所述相转移催化剂为四丁基氟化铵和四丁基氯化铵按摩尔比为1:2的混合物。
实施例5
CF3OCF2OCF2CF2OCH3的制备：
将2moLCF3OCF2OCF2COF、2.1moL无水二甘醇二甲醚、2.4moL氟化钾、0.0075moL相转移催化剂、2moL硫酸二甲酯加入到2L高压釜中，一边以300转/分钟的转速搅拌一边升温至52℃，在52℃保温24小时进行反应，反应24小时后，加入200g、质量分数为50％的氢氧化钾水溶液，升温至55℃，在55℃保温45分钟，然后使用分液漏斗进行分液，将下层液体进行精馏，得到目标产物。将所得目标产物蒸馏(b.p.＝76℃)得到纯度为98.6％、收率为95.2％的的产物CF3OCF2OCF2CF2OCH3。所述相转移催化剂为四丁基氟化铵和四丁基氯化铵按摩尔比为2:1的混合物。
实施例6
CF3OCF2OCF2CF2OCH3的制备：
将2moLCF3OCF2OCF2COF、2.1mol异山梨醇二甲基醚、2.4moL氟化钾、0.0075moL相转移催化剂、2moL硫酸二甲酯加入到2L高压釜中，一边以300转/分钟的转速搅拌一边升温至52℃，在52℃保温24小时进行反应，反应24小时后，加入200g、质量分数为50％的氢氧化钾水溶液，升温至55℃，在55℃保温45分钟，然后使用分液漏斗进行分液，将下层液体进行精馏，得到目标产物。将所得目标产物蒸馏(b.p.＝76℃)得到纯度为99.6％、收率为98.5％的的产物CF3OCF2OCF2CF2OCH3。所述相转移催化剂为四丁基氟化铵和四丁基氯化铵按摩尔比为1:2的混合物。
实施例7
CF3OCF2OCF2CF2OCH3的制备：
将2moLCF3OCF2OCF2COF、2.1mol四乙二醇二甲醚、2.4moL氟化钾、0.0075moL相转移催化剂、2moL硫酸二甲酯加入到2L高压釜中，一边以300转/分钟的转速搅拌一边升温至52℃，在52℃保温24小时进行反应，反应24小时后，加入200g、质量分数为50％的氢氧化钾水溶液，将所得到的混合物升温至55℃，在55℃保温45分钟，然后使用分液漏斗进行分液，将下层液体进行精馏，得到目标产物。将所得目标产物蒸馏(b.p.＝76℃)得到纯度为99.6％、收率为97.9％的的产物CF3OCF2OCF2CF2OCH3。所述相转移催化剂为四丁基氟化铵和四丁基氯化铵按摩尔比为1:2的混合物。
实施例8
CF3OCF2OCF2CF2OCH3的制备：
将2moLCF3OCF2OCF2COF、1mol四乙二醇二甲醚、1.1mol异山梨醇二甲基醚、2.4moL氟化钾、0.0075moL相转移催化剂、2moL硫酸二甲酯加入到2L高压釜中，一边以300转/分钟的转速搅拌一边升温至52℃，在52℃保温24小时进行反应，反应24小时后，加入200g、质量分数为50％的氢氧化钾水溶液，将所得到的混合物升温至55℃，在55℃保温45分钟，然后使用分液漏斗进行分液，将下层液体进行精馏，得到目标产物。将所得目标产物蒸馏(b.p.＝76℃)得到纯度为99.8％、收率为99.2％的的产物CF3OCF2OCF2CF2OCH3。所述相转移催化剂为四丁基氟化铵和四丁基氯化铵按摩尔比为1:2的混合物。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种氧杂氢氟醚化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
使用含氟的酰基氟化合物和烷基化试剂、氟化钾反应以合成所述氧杂氢氟醚化合物，所述含氟的酰基氟化合物选自CF3O(CF2O)mCF2COF，所述m是1-6的整数；所述烷基化试剂为硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、硫酸二丙酯、硫酸二异丙酯中一种或多种的混合物。
2.根据权利要求1所述的氧杂氢氟醚化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：取1.5-3 moL CF3OCF2OCF2COF、1.5-3 moL溶剂、1.5-3moL氟化钾、相转移催化剂、1.5-3moL硫酸二甲酯加入到1-5L高压釜中，一边以200-500转/分钟的转速搅拌一边升温至48-53℃，在48-53℃保温22-26小时进行反应，加入质量分数为40-60％的氢氧化钾水溶液，升温至55-60℃，在55-60℃保温40-60分钟，然后使用分液漏斗进行分液，将下层液体进行精馏，得到目标产物CF3OCF2OCF2CF2OCH3；所述溶剂为四乙二醇二甲醚、异山梨醇二甲基醚按摩尔比为（1-2）：（1-2）的混合物。
3.根据权利要求2所述的氧杂氢氟醚化合物的制备方法，其特征在于，所述相转移催化剂为四丁基氟化铵和四丁基氯化铵按摩尔比为（1-2）:（1-2）的混合物。
4.一种氧杂氢氟醚化合物，由权利要求1-3任一项所述方法制备而成。
5.根据权利要求4所述的氧杂氢氟醚化合物在制备泡沫塑料中的应用。
6.根据权利要求4所述的氧杂氢氟醚化合物在防指纹油稀释剂中的应用。
7.根据权利要求4所述的氧杂氢氟醚化合物在稀释含氟硬表面处理剂中的应用。
8.根据权利要求4所述的氧杂氢氟醚化合物在从设备部件中除去污染物中的应用。
9.根据权利要求4所述的氧杂氢氟醚化合物在蒸汽相焊接、传递热、在基底上沉积涂层、切割或研磨加工中的应用。
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