CN110452088A - 一种封端氟氯碳油的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种封端氟氯碳油的制备方法，包括：(1)向反应釜内加入未封端的氟氯碳基础油和已经封端完毕的氟氯碳油成品，混合均匀后加入氟化氢，按重量百分比计，所述未封端的氟氯碳基础油：已经封端完毕的氟氯碳油成品：氟化氢＝7.5‑70:5‑15:0.3‑3；(2)搅拌，升温至70‑100℃后持续通入氟氮混合气，釜内压力为常压，至酰氟基团消失后结束；(3)继续升温至180‑220℃后持续通入氟氮混合气，釜内压力为常压，至釜内基础油为中性后结束。该方法对现有的高温氟气氟化封端工艺进行改进，加入氟化氢且采用两步法逐步增加反应温度通入氟氮混合气，可降低反应温度，提高安全性并降低氟气的使用量，提高收率。
Description
技术领域
本发明涉及物质合成技术领域，尤其涉及一种封端氟氯碳油的制备方法。
背景技术
氟氯碳油是一种具有高度润滑性和粘温性、特殊化学稳定性、高密度的油品，可作为与强腐性介质相接触的机械设备的润滑油、仪表油等，还可以作为真空泵油、检漏油和液压油等。它是烷烃的氢被氟、氯取代而得到的氟氯碳化合物。它具有一系列优良的优异性能。如突出的化学安定性，在100℃时不与氟气；氯气、68％的硝酸、98％的硫酸、王水、高锰酸钾等化学性质活泼的物质起作用；热稳定性好，分解温度高于300℃；可在200℃条件下长时间工作；抗燃性好，在空气中不燃烧；与材料的相容性好，不腐蚀碳素钢、铜、铝等金属，润滑性能优良。因此，氟氯碳油能作为在强化学介质中工作的机械的润滑剂使用。
技术工艺现状：氟氯碳基础油通常是由裂解法和聚合法生成，端基通常由-CCl3和-CF2Cl组成，含有少量的-CF3和-CFCl2-、COF和-COCl。链节通常由-CF2-CFCl-组成，还有少量的-CF2-CFCl-CFCl-CF2和少量的氟氯碳双键。由于端基的-CCl3、-CFCl2-、COF和-COCl及双键的存在，造成他遇到强腐蚀剂和强氧化剂时会发生化学反应，造成断链，导致油品的抗氧化性和抗化学性下降，遇到强腐蚀性介质不稳定。要使氟氯碳基础油稳定，必须要将其中的不稳定端基去掉，并使得双键饱和，不稳定原子被取代。常用的方法是氟气精制法，即直接将氟气在高温下通过氟氯碳基础油粗品，进行精制封端工艺。传统的氟气精制法有以下两个弊端：一是安全性。传统的直接氟化封端工艺反应温度在可达到240℃以上，高温反应时经常有副反应发生，导致氟氯碳基础油粗品发黑，极端时反应过于剧烈，反应釜内甚至会出现爆鸣声，有很大的安全隐患。二是反应效率特别低，持续时间长氟气利用率低，通常氟气用量是理论用量的5倍以上。总之现有技术存在弊端：反应温度过高而导致的安全性问题，以及氟气的使用量高，收率低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种封端氟氯碳油的制备方法，可降低反应温度，极大地提高安全性并降低氟气的使用量，提高收率。
本发明是这样实现的：
本发明提供了一种封端氟氯碳油的制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1、向反应釜内加入未封端的氟氯碳基础油和已经封端完毕的氟氯碳油成品，混合均匀后加入氟化氢，按重量百分比计，所述未封端的氟氯碳基础油：已经封端完毕的氟氯碳油成品：氟化氢＝7.5-70:5-15:0.3-3；
步骤2、开启搅拌，升温至70-100℃后持续通入氟氮混合气，釜内压力为常压，至酰氟基团消失后结束；
步骤3、继续升温至180-220℃后持续通入氟氮混合气，釜内压力为常压，至釜内基础油为中性后结束。
优选地，所述步骤1中，所述未封端的氟氯碳基础油：已经封端完毕的氟氯碳油成品＝1-7:1；所述已经封端完毕的氟氯碳油成品：氟化氢＝7.5:0.3-3。
最为优选地，所述步骤1中，所述未封端的氟氯碳基础油：已经封端完毕的氟氯碳油成品：氟化氢＝30:7.5:1。
优选地，所述步骤2中，升温至80℃后持续通入氟氮混合气。
优选地，所述步骤3中，升温至200℃后持续通入氟氮混合气。
优选地，所述步骤2和步骤3中，所述氟氮混合气的浓度为10％-50％。
最为优选地，所述步骤2和步骤3中，所述氟氮混合气的浓度为40％。所述浓度是指混合气中的氟气与氮气的体积比。
优选地，所述步骤2和所述步骤3的反应时间为6-10h。
本发明的所述氟氯碳基础油和已经封端完毕的氟氯碳油成品均购自湖南有色金属研究院，货号20180521。
本发明具有的有益效果是：
本发明提供的一种封端氟氯碳油的制备方法，对现有的高温氟气氟化封端工艺进行改进，加入氟化氢且采用两步法，逐步增加反应温度通入氟氮混合气，可降低反应温度，极大地提高安全性并降低氟气的使用量，提高收率，具体地：对比例1的氟气的使用量为540g，实施例1-9的氟气的使用量为172-200g，极大地降低了氟气的使用量；对比例1的收率为71.1％，实施例1-9的收率为75.2％-92.0％，提高了收率。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的封端氟氯碳油的制备方法的中的红外分析图。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步阐明本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不是用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种封端氟氯碳油的制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1、向2升不锈钢高温高压反应釜内加入3000g未封端的氟氯碳基础油粗品和一750g已经封端完毕的氟氯碳油成品，混合均匀。向上述反应釜内加入100g的氟化氢，混合均匀开启搅拌；
步骤2、升温至80℃后后开始持续通入体积比为40％的氟氮混合气，釜内压力为常压。当通入氟气总量达到90g时，对釜内原料取样进行红外分析，酰氟基团已经全部消失。
步骤3、继续升温至200℃后后开始持续通入体积比40％的氟氮混合气，釜内压力为常压，当氟气总量达到190g时，对釜内原料取样进行红外分析(如图1所示)，羧基和酰氟基团等活泼基团的红外峰全部消失，全部反应结束。
最后得到的封端氟氯碳油的收率为92％，氟气使用总量为190g。
实施例2
一种封端氟氯碳油的制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1、向2升不锈钢高温高压反应釜内加入3000g未封端的氟氯碳基础油粗品和一750g已经封端完毕的氟氯碳油成品，混合均匀。向上述反应釜内加入100g的氟化氢，混合均匀开启搅拌；
步骤2、升温至80℃后后开始持续通入体积比为20％的氟氮混合气，釜内压力为常压。当通入氟气总量达到85g时，对釜内原料取样进行红外分析，酰氟基团已经全部消失。
步骤3、继续升温至200℃后后开始持续通入体积比20％的氟氮混合气，釜内压力为常压，当氟气总量达到185g时，对釜内原料取样进行红外分析，羧基和酰氟基团等活泼基团的红外峰全部消失，全部反应结束。
最后得到的封端氟氯碳油的收率为86.8％，氟气使用总量为185g。
实施例3
一种封端氟氯碳油的制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1、向2升不锈钢高温高压反应釜内加入3000g未封端的氟氯碳基础油粗品和一750g已经封端完毕的氟氯碳油成品，混合均匀。向上述反应釜内加入100g的氟化氢，混合均匀开启搅拌；
步骤2、升温至80℃后后开始持续通入体积比为30％的氟氮混合气，釜内压力为常压。当通入氟气总量达到87g时，对釜内原料取样进行红外分析，酰氟基团已经全部消失。
步骤3、继续升温至200℃后后开始持续通入体积比30％的氟氮混合气，釜内压力为常压，当氟气总量达到188g时，对釜内原料取样进行红外分析，羧基和酰氟基团等活泼基团的红外峰全部消失，全部反应结束。
最后得到的封端氟氯碳油的收率为88.7％，氟气使用总量为188g。
实施例4
一种封端氟氯碳油的制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1、向2升不锈钢高温高压反应釜内加入3000g未封端的氟氯碳基础油粗品和一750g已经封端完毕的氟氯碳油成品，混合均匀。向上述反应釜内加入100g的氟化氢，混合均匀开启搅拌；
步骤2、升温至80℃后后开始持续通入体积比为50％的氟氮混合气，釜内压力为常压。当通入氟气总量达到95g时，对釜内原料取样进行红外分析，酰氟基团已经全部消失。
步骤3、继续升温至200℃后后开始持续通入体积比50％的氟氮混合气，釜内压力为常压，当氟气总量达到200g时，对釜内原料取样进行红外分析，羧基和酰氟基团等活泼基团的红外峰全部消失，全部反应结束。
最后得到的封端氟氯碳油的收率为92％，氟气使用总量为200g。
实施例5
一种封端氟氯碳油的制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1、向2升不锈钢高温高压反应釜内加入3000g未封端的氟氯碳基础油粗品和一750g已经封端完毕的氟氯碳油成品，混合均匀。向上述反应釜内加入100g的氟化氢，混合均匀开启搅拌；
步骤2、升温至80℃后后开始持续通入体积比为10％的氟氮混合气，釜内压力为常压。当通入氟气总量达到86g时，对釜内原料取样进行红外分析，酰氟基团已经全部消失。
步骤3、继续升温至200℃后后开始持续通入体积比10％的氟氮混合气，釜内压力为常压，当氟气总量达到180g时，对釜内原料取样进行红外分析，羧基和酰氟基团等活泼基团的红外峰全部消失，全部反应结束。
最后得到的封端氟氯碳油的收率为78.0％，氟气使用总量为180g。
实施例6
一种封端氟氯碳油的制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1、向2升不锈钢高温高压反应釜内加入5250g未封端的氟氯碳基础油粗品和一750g已经封端完毕的氟氯碳油成品，混合均匀。向上述反应釜内加入300g的氟化氢，混合均匀开启搅拌；
步骤2、升温至70℃后后开始持续通入体积比为40％的氟氮混合气，釜内压力为常压。当通入氟气总量达到93g时，对釜内原料取样进行红外分析，酰氟基团已经全部消失。
步骤3、继续升温至180℃后后开始持续通入体积比40％的氟氮混合气，釜内压力为常压，当氟气总量达到192g时，对釜内原料取样进行红外分析，羧基和酰氟基团等活泼基团的红外峰全部消失，全部反应结束。
最后得到的封端氟氯碳油的收率为85.1％，氟气使用总量为183g。
实施例7
一种封端氟氯碳油的制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1、向2升不锈钢高温高压反应釜内加入750g未封端的氟氯碳基础油粗品和一750g已经封端完毕的氟氯碳油成品，混合均匀。向上述反应釜内加入30g的氟化氢，混合均匀开启搅拌；
步骤2、升温至100℃后后开始持续通入体积比为40％的氟氮混合气，釜内压力为常压。当通入氟气总量达到90g时，对釜内原料取样进行红外分析，酰氟基团已经全部消失。
步骤3、继续升温至220℃后后开始持续通入体积比40％的氟氮混合气，釜内压力为常压，当氟气总量达到179g时，对釜内原料取样进行红外分析，羧基和酰氟基团等活泼基团的红外峰全部消失，全部反应结束。
最后得到的封端氟氯碳油的收率为80.4％，氟气使用总量为179g。
实施例8
一种封端氟氯碳油的制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1、向2升不锈钢高温高压反应釜内加入7000g未封端的氟氯碳基础油粗品和一1000g已经封端完毕的氟氯碳油成品，混合均匀。向上述反应釜内加入300g的氟化氢，混合均匀开启搅拌；
步骤2、升温至90℃后后开始持续通入体积比为40％的氟氮混合气，釜内压力为常压。当通入氟气总量达到54g时，对釜内原料取样进行红外分析，酰氟基团已经全部消失。
步骤3、继续升温至190℃后后开始持续通入体积比40％的氟氮混合气，釜内压力为常压，当氟气总量达到192g时，对釜内原料取样进行红外分析，羧基和酰氟基团等活泼基团的红外峰全部消失，全部反应结束。
最后得到的封端氟氯碳油的收率为84.2％，氟气使用总量为192g。
实施例9
一种封端氟氯碳油的制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1、向2升不锈钢高温高压反应釜内加入1500g未封端的氟氯碳基础油粗品和一1500g已经封端完毕的氟氯碳油成品，混合均匀。向上述反应釜内加入300g的氟化氢，混合均匀开启搅拌；
步骤2、升温至100℃后后开始持续通入体积比为40％的氟氮混合气，釜内压力为常压。当通入氟气总量达到98g时，对釜内原料取样进行红外分析，酰氟基团已经全部消失。
步骤3、继续升温至220℃后后开始持续通入体积比40％的氟氮混合气，釜内压力为常压，当氟气总量达到172g时，对釜内原料取样进行红外分析，羧基和酰氟基团等活泼基团的红外峰全部消失，全部反应结束。
最后得到的封端氟氯碳油的收率为75.2％，氟气使用总量为172g。
对比例1
一种封端氟氯碳油的制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1、向2升不锈钢高温高压反应釜内加入3公斤未封端的氟氯碳基础油粗品，开启搅拌，升温至80℃后开始持续通入体积比为20％的氟氮混合气，釜内压力为常压。当氟气使用量至270克时，对釜内原料取样进行红外分析，酰氟基团全部消失。
步骤2、继续升温至200℃继续通入体积比为20％的氟氮混合气，釜内压力为常压。当总的通氟量达到540克时，氟氯碳基础油粗品封端完毕，反应结束。
最后得到的封端氟氯碳油的收率为80％，氟气使用量540克。
实验例
将实施例1-9以及对比例1的反应条件(所有原料配比，反应温度等)以及最后得到的封端氟氯碳油的收率、整个实验过程的氟气使用量统计如表1所示。
表1
由表1可知，与对比例1相比，对比例1的氟气的使用量为540g，实施例1-9的氟气的使用量为172-200g，极大地降低了氟气的使用量；对比例1的收率为71.1％，实施例1-9的收率为75.2％-92.0％，提高了收率。对比例的反应温度分别为200℃，240℃；而本实施例1-9的反应温度为70-100℃，180-220℃，可降低反应温度。
终上所述，本发明提供的一种封端氟氯碳油的制备方法，对现有的高温氟气氟化封端工艺进行改进，加入氟化氢且采用两步法，逐步增加反应温度通入氟氮混合气，可降低反应温度，极大地提高安全性并降低氟气的使用量，提高收率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种封端氟氯碳油的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1、向反应釜内加入未封端的氟氯碳基础油和已经封端完毕的氟氯碳油成品，混合均匀后加入氟化氢，按重量百分比计，所述未封端的氟氯碳基础油：已经封端完毕的氟氯碳油成品：氟化氢＝7.5-70:5-15:0.3-3；
步骤2、开启搅拌，升温至70-100℃后持续通入氟氮混合气，釜内压力为常压，至酰氟基团消失后结束；
步骤3、继续升温至180-220℃后持续通入氟氮混合气，釜内压力为常压，至釜内基础油为中性后结束。
2.如权利要求1所述的封端氟氯碳油的制备方法，其特征在于，所述步骤1所用氟氯碳基础油的分子量为10000的氟氯碳基础油粗品。
3.如权利要求1所述的封端氟氯碳油的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述未封端的氟氯碳基础油：已经封端完毕的氟氯碳油成品＝1-7:1；所述已经封端完毕的氟氯碳油成品：氟化氢＝7.5:0.3-3。
4.如权利要求1所述的封端氟氯碳油的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述未封端的氟氯碳基础油：已经封端完毕的氟氯碳油成品：氟化氢＝30:7.5:1。
5.如权利要求1所述的封端氟氯碳油的制备方法，其特征在于，所述步骤2和步骤3中，所述氟氮混合气的浓度为10％-50％。
6.如权利要求1所述的封端氟氯碳油的制备方法，其特征在于，所述步骤2和步骤3中，所述氟氮混合气的浓度为40％。
7.如权利要求1所述的封端氟氯碳油的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，升温至80℃后持续通入氟氮混合气。
8.如权利要求1所述的封端氟氯碳油的制备方法，其特征在于，所述步骤2的反应时间为6-10h。
9.如权利要求1所述的封端氟氯碳油的制备方法，其特征在于，所述步骤3中,升温至200℃后持续通入氟氮混合气。
10.如权利要求1所述的封端氟氯碳油的制备方法，其特征在于，所述步骤3的反应时间为6-10h。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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