CN115819662B - 一种含氟环氧树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含氟环氧树脂及其制备方法,所述含氟环氧树脂的结构式如下:
Description
技术领域
本发明涉及含氟化学合成技术领域,具体涉及一种含氟环氧树脂及其制备方法。
背景技术
环氧树脂固化物具有良好的物理和化学性能,还具有机械强度高、吸水率低、以及优良的防腐性能。将氟原子引入环氧树脂得到的材料称为含氟环氧树脂。由于氟元素原子半径小,电负性大,C-F键键能高(540KJ/mol),并且具有超高的排斥性,使其均匀对称的分布在碳链周围,形成一个稳定的氟原子堆结构。含氟环氧树脂不仅具有超高的稳定性、耐热性及抗酸碱性能优良等特性,还同时具有氟元素与环氧树脂的优良性能。在复杂的环境中,能够做到防腐的同时,也不利于其他污损生物在建筑物基材的表面生长,是一类比较优异的防污涂料。
目前,含氟环氧树脂的制备方法大致有物理共混、氟元素引入和单体聚合三种制备方法。其中,物理共混法的优点是工艺简单、操作方便,对反应的条件要求不高,能在一定程度上改善环氧树脂的性能;但缺点也很明显即容易导致分散不均匀,结构不均一等问题,从而影响材料性能的稳定性,且在增强树脂部分性能时可能会损害到其他性能,使环氧树脂的性能不能得到全面的改善。氟元素引入法是将含氟添加剂或固化剂等在固化过程中,引入到环氧树脂的网络结构当中去的方法,在环氧树脂的诸多固化剂中,胺类固化剂约占全部固化剂的70%左右,多元胺类固化剂大部分均属于反应加成聚合性固化剂,在固化过程中与环氧树脂反应开环形成三维网状结构的树脂产物,在使用时需要精确控制固化剂的用量,若加入量少会导致产物固化不完全,影响产物性能,若过多则可能导致环氧树脂柔韧性降低成膜后容易开裂。单体聚合法制备含氟环氧树脂是一种灵活的制备方法,极大的拓宽了合成范围,可制备的种类较多,能够得到结构统一,性能均一的含氟环氧树脂。但是,这种方法制备所得的环氧树脂通常有固定的含氟量,但相对前面两种方法而言,这样的工艺路线也较为复杂,对反应的条件要求较高。当前用含氟单体聚合制备的含氟环氧单体较少,如何开发新路线仍然是一个重要的研究课题。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足,本发明的目的在于提供一种含氟环氧树脂及其制备方法,以解决现有技术中用于含氟单体制备含氟环氧单体的工艺路线较少、已有的工艺路线较为复杂、对反应的条件要求较高的问题。
为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
本发明提供一种含氟环氧树脂,所述含氟环氧树脂的结构式如下:
其中,x和y均大于1。
本发明还提供一种含氟环氧树脂的制备方法,制备上述含氟环氧树脂,具体包括如下步骤:
将2-(2,3,3-三氟烯丙基)环氧乙烷溶于乙腈溶剂中,在加入引发剂过氧化苯甲酰,混合后加入高压釜中,对高压釜进行脱气处理,再向其中通入三氟氯乙烯进行单体聚合反应,反应结束后对产品进行分液和纯化分离,得到所述含氟环氧树脂;其中,三氟氯乙烯和2-(2,3,3-三氟烯丙基)环氧乙烷的质量比为(5~25):1,引发剂过氧化苯甲酰的加入量为2-(2,3,3-三氟烯丙基)环氧乙烷的质量的0.005~0.01倍。
优选地,聚合反应在70℃~80℃和气压为1MPa的条件下,保温反应1~3h。
本发明还提供一种含氟环氧树脂中间体的制备方法,制备上述2-(2,3,3-三氟烯丙基)环氧乙烷,以3-氯-1,2-丙二醇与三氟氯乙烯为原料,通过如下反应路线制备得到含氟环氧乙烷单体:
优选地,具体包括如下步骤:
步骤1:3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮的合成:
对反应装置内进行氮气气体置换处理,然后将2,2-二甲氧基丙烷加入到反应装置中,升温至70℃~90℃再加入3-氯-1,2-丙二醇和催化剂;在70℃~90℃条件下反应8~12h,反应结束后,分离纯化后得到产物3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮;其中,2,2-二甲氧基丙烷和3-氯-1,2-丙二醇的摩尔比为(1.1~1.2):1,催化剂包括对甲基苯磺酸吡啶盐、对甲基苯磺酸和P2O5中的一种,其加入量为3-氯-1,2-丙二醇摩尔量的0.25~0.3倍;
步骤2:(1,2,2-三氟乙烯基)氯化锌的合成:
向反应装置中加入N,N-二甲基甲酰胺,降温至N,N-二甲基甲酰胺完全变为固体状态,向其中加入处理后的锌粉,反应体系在氮气氛围下升温至50℃~70℃,将干燥后的三氟氯乙烯通入反应体系中并持续反应10~14h,得到(1,2,2-三氟乙烯基)氯化锌;其中,锌粉和三氟氯乙烯的摩尔比为(1.1~1.3):1;
步骤3:2,2-二甲基-4-(2,3,3-三氟烯丙基)-1,3-二氧戊环的合成:
将(1,2,2-三氟乙烯基)氯化锌加入反应装置中,并在冷冻状态下加入3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮和催化剂,反应体系在氮气气氛下升温至100℃~140℃后,并在该温度下反应8~12h,分离纯化后得到产物2,2-二甲基-4-(2,3,3-三氟烯丙基)-1,3-二氧戊环;其中(1,2,2-三氟乙烯基)氯化锌和3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮的摩尔比为(3~3.5):1,催化剂的加入量为3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮的摩尔量的0.02~0.03倍,催化剂包括四(三苯基膦)钯或者溴化亚铜、柠檬烯和吩噻嗪的混合物;
步骤4:4,5,5-三氟戊-4-烯-1,2-二醇的合成:
向反应装置中加入四氢呋喃,并在氮气氛围中,加入2,2-二甲基-4-(2,3,3-三氟烯丙基)-1,3-二氧戊环,升温至60℃~70℃,缓慢滴加浓度为1mol/L的盐酸,滴加完毕后反应6~10h,反应结束后,分离纯化得到产物4,5,5-三氟戊-4-烯-1,2-二醇;其中,2,2-二甲基-4-(2,3,3-三氟烯丙基)-1,3-二氧戊环和盐酸的摩尔比为1:(1.1~1.2);
步骤5:2-(2,3,3-三氟烯丙基)环氧乙烷的合成:
向反应装置中加入甲苯,在氮气氛围中,依次加入4,5,5-三氟戊-4-烯-1,2-二醇、三苯基磷、偶氮二甲酸二乙酯,升温至100℃~120℃,反应12~16h,反应结束后分离纯化得到产物2-(2,3,3-三氟烯丙基)环氧乙烷;其中,4,5,5-三氟戊-4-烯-1,2-二醇、三苯基磷和偶氮二甲酸二乙酯的摩尔比为1:(1.2~1.4):(1.2~1.4)。
优选地,在步骤2中,对锌粉进行如下处理:锌粉置于质量百分数为2%的盐酸溶液中搅拌一分钟,再依次用水、丙酮和乙醚清洗,干燥后备用。
优选地,在步骤2中,干燥后的三氟氯乙烯以5~15mL/min的流速通入至N,N-二甲基甲酰胺液面以下进行反应。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1、本发明提供了一种含氟环氧树脂,所述含氟环氧树脂环氧值较低,固化时基本不产生低分子挥发物,可低压成型,并且,抗化学药品性能优良,耐酸碱盐等多种介质的性能优于各种热固性树脂。
2、本发明提供了一种含氟环氧树脂,与普通的环氧树脂相比较耐热性有明显提升,能够适应较高温度的工作环境。
3、本发明提供了一种含氟环氧树脂,具有较强的附着力,能够很好的附着在金属表面。
4、本发明所述环氧树脂及其制备方法,操作方法简单便捷,合成路线清晰,反应条件较为温和,具有工业化应用前景。
附图说明
图1为2-(2,3,3-三氟烯丙基)环氧乙烷的1H NMR图。
图2为本发明所述含氟环氧树脂的红外表征数据图。
图3为交联后的树脂与未交联的树脂分别进行静态水接触角测试结果图。
图4为不同配比的含氟环氧树脂交联后的热重分析图。
图5为不同配比的含氟环氧树脂交联后的持粘力测试图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
一、实施例
本发明所述合成工艺路线如下:
本发明确定以双羟基结构脱水得到环氧结构化合物,因要满足后续聚合要求,故还需化合物中含有碳碳双键,最终以3-氯-1,2-丙二醇与三氟氯乙烯为原料,通过双羟基保护、偶联反应、去双羟基保护、环氧化一系列反应制得含氟环氧单体7,然后与三氟氯乙烯聚合得到一种环氧树脂。
实施例1
在具体实施方式中,制备含氟环氧树脂的方法,包括以下步骤:
步骤1:3-氯-1,2丙二醇缩丙酮2的合成
将30mL(0.245mol)2,2-二甲氧基丙烷加入至三颈烧瓶中,升温至80℃再加入20mL(0.24mol)3-氯-1,2-丙二醇,然后加入催化剂5g(0.02mol)对甲基苯磺酸吡啶盐。维持80℃持续反应10h,反应结束后用饱和食盐水淬灭并对水相使用乙酸乙酯(3×25mL)萃取,合并有机层,使用无水Na2SO4干燥,过滤分离固体,旋转蒸发除去多余溶剂,粗产物经柱层析纯化(V(石油醚):V(乙酸乙酯)=4:1)得到产物3-氯-1,2丙二醇缩丙酮28.04g,收率为77.6%。
步骤2:(1,2,2-三氟乙烯基)氯化锌4的合成
将锌研磨成粉,再加入到盐酸(2%)中搅拌一分钟,再先后用水、丙酮、乙醚洗,然后放在真空干燥器内干燥备用。将反应装置进行氮气气体置换处理,再向三口烧瓶中加入120mL N,N-二甲基甲酰胺,再将反应体系置于盛有液氮的杜瓦瓶中,将三口瓶中的DMF全部冻住后,向其中加入3.2g锌粉,再次进行氮气气体置换处理,逐渐升温至60℃,将经过浓硫酸干燥后的三氟氯乙烯以10mL/min的流速通入至DMF液面以下持续12h,得到(1,2,2-三氟乙烯基)氯化锌4,直接用于下一步反应。
步骤3:2,2-二甲基-4-(2,3,3-三氟烯丙基)-1,3-二氧戊环5的合成
由于(1,2,2-三氟乙烯基)氯化锌不能久存,制备后立即过滤掉多余的锌粉,将剩余的滤液转移到另一个三颈烧瓶中,在液氮中冷冻。然后,将(1,2,2-三氟乙烯基)氯化锌(0.4g,2.7mmol)和催化剂(20mg,0.02mmol)四(三苯基膦)钯加入三颈烧瓶中,并逐渐将温度升高至120℃后维持10h后冷却至室温,减压蒸馏除去多余溶剂,粗产物经柱层析纯化(V(石油醚):V(乙酸乙酯)=6:1)得到产物2,2-二甲基-4-(2,3,3-三氟烯丙基)-1,3-二氧戊环0.41g,收率为78.7%。
步骤4:4,5,5-三氟戊-4-烯-1,2-二醇6的合成
将2,2-二甲基-4-(2,3,3-三氟烯丙基)-1,3-二氧戊环(0.2g,1.0mmol)加入到盛有20ml四氢呋喃的三颈烧瓶中,加热至65℃,并通过恒压滴漏斗连续缓慢地加入2ml 1mol/L的盐酸,滴毕反应8h,加入饱和碳酸氢钠淬灭反应,反应混合物用乙酸乙酯(3×25mL)萃取。结合有机层用饱和食盐水洗涤,使用无水Na2SO4干燥,减压蒸馏除去溶剂,粗产物经柱层析纯化(V(石油醚):V(乙酸乙酯)=3:1)得到产物4,5,5-三氟戊-4-烯-1,2-二醇0.12g,收率为75.4%。
步骤5:2-(2,3,3-三氟烯丙基)环氧乙烷7的合成
将4,5,5-三氟戊-4-烯-1,2-二醇(0.08g,0.5mmol)、三苯基膦(0.18g,0.7mmol)和偶氮二羧酸二乙酯(0.1mL,0.7mmol)依次加入到盛有20ml甲苯的三颈烧瓶中,将反应物在110℃保持14h后使用饱和食盐水淬灭反应,反应混合物用乙酸乙酯(3×25mL)萃取。合并有机层使用无水Na2SO4干燥,减压除去溶剂,粗产物经柱层析纯化(V(石油醚):V(乙酸乙酯)=2:1)得到产物2-(2,3,3-三氟烯丙基)环氧乙烷0.07g,收率为98.9%。
含氟环氧单体7的1HNMR数据如下:1HNMR(600MHz,DMSO-d6)δ=3.89(dd,J=11.7,3.8Hz,1H),3.54(dd,J=11.8,7.0Hz,2H),3.23(ddd,J=10.9,3.9,2.5HZ,1H),2.85(dd,J=5.0,4.1HZ,1H),2.70(dd,J=5.1,2.5HZ,1H),所得产物确定为2-(2,3,3-三氟烯丙基)环氧乙烷7。
实施例2
步骤1:3-氯-1,2丙二醇缩丙酮2的合成
将反应装置进行氮气气体置换处理,向三口瓶中加入30mL甲苯,然后向其中加入2mL 3-氯-1,2-丙二醇,1.04g对甲苯磺酸,升高温度至80℃,加入2mL丙酮,持续反应10h,反应结束后,对产品进行分液和纯化分离得到产物2.1g 3-氯-1,2丙二醇缩丙酮2,产物3-氯-1,2丙二醇缩丙酮的最终收率为58.4%。
另一合成方法为将反应装置进行氮气气体置换处理,向三口瓶中加入30mL甲苯,然后向其中加入2mL 3-氯-1,2-丙二醇,0.75g五氧化二磷,升高温度至80℃,加入2mL丙酮,持续反应4h后,每隔1h加入0.75g五氧化二磷,共计4次。持续反应10h,反应结束后,对产品进行分液和纯化分离得到产物0.68g 3-氯-1,2丙二醇缩丙酮2,产物3-氯-1,2丙二醇缩丙酮的最终收率为18.9%。
虽然合成方法不同,但产物是相同的,并且均能够作为步骤2的原料进行后续合成工艺。
步骤2:(1,2,2-三氟乙烯基)氯化锌4的合成
将锌研磨成粉,再用盐酸(2%)处理,再先后用水、丙酮、乙醚洗,然后放在真空干燥器内干燥备用。将反应装置进行氮气气体置换处理,再向三口烧瓶中加入120mL N,N-二甲基甲酰胺,再将反应体系置于盛有液氮的杜瓦瓶中,将三口瓶中的DMF全部冻住后,向其中加入3.2g锌粉,再次进行氮气气体置换处理,逐渐升温至60℃,将经过浓硫酸干燥后的三氟氯乙烯3以10mL/min的流速通入至DMF液面以下持续12h,得到(1,2,2-三氟乙烯基)氯化锌4,直接用于下一步反应。
步骤3:2,2-二甲基-4-(2,3,3-三氟烯丙基)-1,3-二氧戊环5的合成
将上一步得到的有机锌试剂过滤掉多余的锌粉,转移至另一个三口瓶中,将整个体系置于盛有液氮的杜瓦瓶之中,冷冻一段时间后加入0.4g 3-氯-1,2丙二醇缩丙酮,依次加入0.38g溴化亚铜,1滴(+)柠檬烯,85mg酚噻嗪,然后将反应装置进行氮气气体置换处理。逐渐升温至50℃之后于暗处持续反应17h。反应结束后,对产品进行分液和纯化分离得到产物2,2-二甲基-4-(2,3,3-三氟烯丙基)-1,3-二氧戊环。产物2,2-二甲基-4-(2,3,3-三氟烯丙基)-1,3-二氧戊环5的最终收率为58.3%。
步骤4:4,5,5-三氟戊-4-烯-1,2-二醇6的合成
将反应装置进行氮气气体置换处理,向三口瓶中加入30mL的无水乙醇溶液,随后向其中加入0.2g 2,2-二甲基-4-(2,3,3-三氟烯丙基)-1,3-二氧戊环,0.04g氢氧化钠,25℃下持续反应8h,反应结束后,对产品进行分液和纯化分离得到产物0.08g 4,5,5-三氟戊-4-烯-1,2-二醇6,产物4,5,5-三氟戊-4-烯-1,2-二醇6的最终收率为56.6%。
步骤5:-(2,3,3-三氟烯丙基)环氧乙烷7的合成
将4,5,5-三氟戊-4-烯-1,2-二醇(0.08g,0.5mmol)、三苯基膦(0.18g,0.7mmol)和偶氮二羧酸二乙酯(0.1mL,0.7mmol)依次加入到盛有20ml甲苯的三颈烧瓶中,将反应物在110℃保持14h后使用饱和食盐水淬灭反应,反应混合物用乙酸乙酯(3×25mL)萃取。合并有机层使用无水Na2SO4干燥,减压除去溶剂,粗产物经柱层析纯化(V(石油醚):V(乙酸乙酯)=2:1)得到产物2-(2,3,3-三氟烯丙基)环氧乙烷0.07g,收率为98.9%。
实施例3
含氟环氧树脂的合成:以实施例1制备得到的中间体为原料,将2-(2,3,3-三氟烯丙基)环氧乙烷溶于乙腈溶液加入到高压釜中,向其中加入引发剂过氧化苯甲酰,对高压釜做脱气处理后,向其中通入三氟氯乙烯进行单体聚合反应。逐渐升温至75℃,升温过程中压力也不断增大,最终在75℃,1MPa条件下保温2h反应,反应结束后,对粗产品进行分液和纯化分离得到所述含氟环氧树脂。
图2为制备得到的含氟环氧树脂的红外表征图,由图可知,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对自由基聚合成的共聚物化学结构表征。在2966cm-1处是亚甲基的伸缩振动吸收峰,1436cm-1处是亚甲基的面内弯曲振动吸收峰1118cm-1处是碳氟键伸缩振动吸收峰,1092cm-1处是C-O-C的特征吸收峰,720cm-1处是碳氯键伸缩振动吸收峰,且在图中无碳碳双键的强伸缩振动吸收峰,因此可以说明含氟环氧单体已经与三氟氯乙烯共聚。
实施例4
以实施例2制备得到的中间体为原料,将2-(2,3,3-三氟烯丙基)环氧乙烷溶于乙腈溶液加入到高压釜中,向其中加入引发剂偶氮二异丁腈对高压釜做脱气处理后,向其中通入三氟氯乙烯进行单体聚合反应。逐渐升温至60℃,升温过程中压力也不断增大,最终在60℃,0.5MPa条件下保温2h反应,反应结束后,对粗产品进行分液和纯化分离可得到所述含氟环氧树脂,但收率有所降低。
二、性能比较
调整三氟氯乙烯与环氧单体7的质量比例,使其分别为5:1,10:1,15:1,20:1,25:1。使用2,2-双(4-氨基苯)六氟丙烷与含氟环氧树脂均匀混合后在60℃下固化2h,将交联后的树脂与未交联的树脂分别进行静态水接触角测试,结果如图3所示。
从图中可以看出,随着三氟氯乙烯的比例增加,树脂的接触角逐渐增大,疏水性能有所增强,这是由于氟原子的电负性强,引入树脂后,树脂的表面能降低,使得静态水接触角增大;但氟原子含量越来越高时,氟原子会大量团聚,从而导致其他疏水性不强的原子裸露在表面,导致树脂的静态水接触角降低。交联固化后,氟元素在树脂表面富集,使得树脂材料具有较低的表面能,相较于交联前,静态水接触角都有所增大。
使用热重分析仪对三氟氯乙烯与环氧单体7的质量比例为5:1,10:1,15:1,20:1,25:1的含氟环氧树脂进行热重分析测试,分析树脂的热稳定性。测试在N2气氛中进行,温度范围为0~500℃,升温速率为10℃/min-1,结果如图4所示。
从图中可以看出随着三氟氯乙烯在环氧树脂中的比例逐渐增大,树脂的起始失重温度分别为208.1℃,209.0℃,213.2℃,215.1℃,210.9℃,终止温度分别为364.4℃,369.1℃,376.4℃,374.9℃,371.7℃。含氟环氧树脂的热分解温度呈现先升高后降低的趋势,这是由于固化后的含氟环氧树脂的耐热性能受交联度和碳氟键键能二者的综合影响,当含氟量低的时候材料的耐热性能主要受碳氟键影响,随三氟氯乙烯比例的增加而增大;当含氟量高的时候主要受交联度的影响,反而会随三氟氯乙烯的升高而降低。
使用持粘力测试仪对含氟环氧树脂持粘力大小进行测定,按照GB/T4581-2014的方法进行测量,将标准胶带剪切成为25mm×100mm的规格,并用甲醇擦拭不锈钢板3次,再贴合在不锈钢板上,使用2kg的压辊来回3~5次后,放置24h,把贴有试样的不锈钢板垂直挂在持粘力实验机上,不使其晃动并在其下悬挂1kg的砝码,用胶带掉落的时间来代表含氟环氧树脂的持粘力的大小,结果如图5所示。
从图中可以看出随着三氟氯乙烯的比例增大,含氟环氧树脂的持粘力也在不断增大,当三氟氯乙烯与环氧单体比例为25:1时,持粘力为70.1min。
最后需要说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案,本领域的普通技术人员应当理解,那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种含氟环氧树脂,其特征在于,所述含氟环氧树脂的结构式如下:
其中,x和y均大于1。
2.一种含氟环氧树脂的制备方法,其特征在于,制备如权利要求1所述含氟环氧树脂,具体包括如下步骤:
将2-(2,3,3-三氟烯丙基)环氧乙烷溶于乙腈溶剂中,在加入引发剂过氧化苯甲酰,混合后加入高压釜中,对高压釜进行脱气处理,再向其中通入三氟氯乙烯进行单体聚合反应,反应结束后对产品进行分液和纯化分离,得到所述含氟环氧树脂;其中,三氟氯乙烯和2-(2,3,3-三氟烯丙基)环氧乙烷的质量比为(5~25):1,引发剂过氧化苯甲酰的加入量为2-(2,3,3-三氟烯丙基)环氧乙烷用量的1%。
3.根据权利要求2所述含氟环氧树脂的制备方法,其特征在于,聚合反应在70℃~80℃和气压为1MPa的条件下,保温反应1~3h。
4.一种含氟环氧树脂中间体的制备方法,其特征在于,制备如权利要求2中所述2-(2,3,3-三氟烯丙基)环氧乙烷,以3-氯-1,2-丙二醇与三氟氯乙烯为原料,通过如下反应路线制备得到含氟环氧乙烷单体:
5.根据权利要求4所述含氟环氧树脂中间体的制备方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
步骤1:3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮的合成:
对反应装置内进行氮气气体置换处理,然后将2,2-二甲氧基丙烷加入到反应装置中,升温至70℃~90℃再加入3-氯-1,2-丙二醇和催化剂;在70℃~90℃条件下反应8~12h,反应结束后,分离纯化后得到产物3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮;其中,2,2-二甲氧基丙烷和3-氯-1,2-丙二醇的摩尔比为(1.1~1.2):1,催化剂包括对甲基苯磺酸吡啶盐、对甲基苯磺酸和P2O5中的一种,其加入量为3-氯-1,2-丙二醇摩尔量的0.25~0.3倍;
步骤2:(1,2,2-三氟乙烯基)氯化锌的合成:
向反应装置中加入N,N-二甲基甲酰胺,降温至N,N-二甲基甲酰胺完全变为固体状态,向其中加入处理后的锌粉,反应体系在氮气氛围下升温至50℃~70℃,将干燥后的三氟氯乙烯通入反应体系中并持续反应10~14h,得到(1,2,2-三氟乙烯基)氯化锌;其中,锌粉和三氟氯乙烯的摩尔比为(1.1~1.3):1;
步骤3:2,2-二甲基-4-(2,3,3-三氟烯丙基)-1,3-二氧戊环的合成:
将(1,2,2-三氟乙烯基)氯化锌加入反应装置中,并在冷冻状态下加入3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮和催化剂,反应体系在氮气气氛下升温至100℃~140℃后,并在该温度下反应8~12h,分离纯化后得到产物2,2-二甲基-4-(2,3,3-三氟烯丙基)-1,3-二氧戊环;其中,(1,2,2-三氟乙烯基)氯化锌和3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮的摩尔比为(3~3.5):1,催化剂的加入量为3-氯-1,2-丙二醇缩丙酮的摩尔量的0.02~0.03倍,催化剂包括四(三苯基膦)钯或者溴化亚铜、柠檬烯和吩噻嗪的混合物;
步骤4:4,5,5-三氟戊-4-烯-1,2-二醇的合成:
向反应装置中加入四氢呋喃,并在氮气氛围中,加入2,2-二甲基-4-(2,3,3-三氟烯丙基)-1,3-二氧戊环,升温至60℃~70℃,缓慢滴加浓度为1mol/L的盐酸,滴加完毕后反应6~10h,反应结束后,分离纯化得到产物4,5,5-三氟戊-4-烯-1,2-二醇;其中,2,2-二甲基-4-(2,3,3-三氟烯丙基)-1,3-二氧戊环和盐酸的摩尔比为1:(1.1~1.2);
步骤5:2-(2,3,3-三氟烯丙基)环氧乙烷的合成:
向反应装置中加入甲苯,在氮气氛围中,依次加入4,5,5-三氟戊-4-烯-1,2-二醇、三苯基磷、偶氮二甲酸二乙酯,升温至100℃~120℃,反应12~16h,反应结束后分离纯化得到产物2-(2,3,3-三氟烯丙基)环氧乙烷;其中,4,5,5-三氟戊-4-烯-1,2-二醇、三苯基磷和偶氮二甲酸二乙酯的摩尔比为1:(1.2~1.4):(1.2~1.4)。
6.根据权利要求5所述含氟环氧树脂中间体的制备方法,其特征在于,在步骤2中,对锌粉进行如下处理:
锌粉加入到质量百分数为2%的盐酸溶液中搅拌一分钟,再依次用水、丙酮和乙醚清洗,干燥后备用。
7.根据权利要求5所述含氟环氧树脂中间体的制备方法,其特征在于,在步骤2中,干燥后的三氟氯乙烯以5~15mL/min的流速通入至N,N-二甲基甲酰胺液面以下进行反应。
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