RU2412948C1 - Method of producing perfluorinated copolymer with sulfo-groups - Google Patents
Method of producing perfluorinated copolymer with sulfo-groups Download PDFInfo
- Publication number
- RU2412948C1 RU2412948C1 RU2009134581/05A RU2009134581A RU2412948C1 RU 2412948 C1 RU2412948 C1 RU 2412948C1 RU 2009134581/05 A RU2009134581/05 A RU 2009134581/05A RU 2009134581 A RU2009134581 A RU 2009134581A RU 2412948 C1 RU2412948 C1 RU 2412948C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solvent
- copolymer
- tetrafluoroethylene
- perfluoro
- groups
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химии полимеров, в частности к способам получения перфторированных полимеров с сульфогруппами.The invention relates to the chemistry of polymers, in particular to methods for producing perfluorinated polymers with sulfo groups.
Перфторированные сополимеры с сульфогруппами используют для производства протонопроводящих ионообменных мембран [B.C.Багоцкий и др. Электрохимия, 2003, том 39, №9, с.1027-1045].Perfluorinated copolymers with sulfo groups are used for the production of proton-conducting ion-exchange membranes [B.C. Bagotsky et al. Electrochemistry, 2003, Volume 39, No. 9, pp. 1027-1045].
Получают перфторированные полимеры с сульфогруппами преимущественно сополимеризацией тетрафторэтилена (ТФЭ) и перфтор(3,6-диокса-4-метил-7-октен)сульфонилфторида (ФС-141):Perfluorinated polymers with sulfo groups are obtained predominantly by copolymerization of tetrafluoroethylene (TFE) and perfluoro (3,6-dioxa-4-methyl-7-octene) sulfonyl fluoride (FS-141):
В России этот сополимер известен как фторопласт Ф-4СФ. После получения из Ф-4СФ пленки методом экструзии сульфонилфторидные группы полимера подвергают гидролизу до сульфокислотных групп.In Russia, this copolymer is known as ftoroplast F-4SF. After the film is obtained from P-4SF by extrusion, the sulfonyl fluoride groups of the polymer are hydrolyzed to sulfonic acid groups.
При получении сополимера ТФЭ с ФС-141 преимущественно используют методы сополимеризации в среде органического растворителя (растворная полимеризация), либо в водной среде (полимеризация в эмульсии) [Кирш и др. Успехи химии, «Наука» 1990, т.59, вып.6, с.970-994].Upon receipt of the TFE copolymer with FS-141, copolymerization methods are mainly used in an organic solvent (solution polymerization) or in an aqueous medium (emulsion polymerization) [Kirsch et al. Uspekhi Khimii, Nauka 1990, vol. 59,
Проведение сополимеризации в водной среде сопровождается образованием больших объемов сточных вод, которые сложно утилизировать. При этом имеющий место частичный гидролиз сульфонилфторидных групп затрудняет экструзионную переработку полимера.The copolymerization in an aqueous medium is accompanied by the formation of large volumes of wastewater, which are difficult to dispose of. Moreover, the partial hydrolysis of sulfonyl fluoride groups taking place complicates the extrusion processing of the polymer.
Более привлекательным, с технологической точки зрения, является способ проведения полимеризации в растворе.More attractive, from a technological point of view, is the method of polymerization in solution.
Предлагаемое изобретение относится к проведению сополимеризации в среде органического растворителя.The present invention relates to copolymerization in an organic solvent.
Известен способ [патент США 3282875, кл. C07C 309/82, оп. 01.11.1966] получения сополимера Ф-4СФ растворной полимеризацией в среде перфтор(диметилциклобутана), однако этот растворитель является дорогостоящим и труднодоступным, так как в нашей стране не производится.The known method [US patent 3282875, cl. C07C 309/82, op. 11/01/1966] obtaining the F-4SF copolymer by solution polymerization in perfluoro (dimethylcyclobutane) medium, however this solvent is expensive and difficult to access, since it is not produced in our country.
Описан способ получения [патент США 3528954, кл. C08F 214/26, 15.09.1970] указанного сополимера в среде 1,2,2-трифтор-1,1,2-трихлорэтана (хладона 113) сополимеризацией ТФЭ с сульфомономером ФС-141 по радикальному механизму, проводимый при температуре 40-50°C. В качестве инициатора полимеризации используют перфтордиацилпероксид, предпочтительно бис-перфторпропионилпероксид. Давление в реакторе поддерживается постоянным до 20 атм за счет подпиток ТФЭ в ходе процесса полимеризации.Describes a method of obtaining [US patent 3528954, CL. C08F 214/26, 09/15/1970] of the indicated copolymer in the medium of 1,2,2-trifluoro-1,1,2-trichloroethane (freon 113) by copolymerization of TFE with the sulfonomer FS-141 according to the radical mechanism, carried out at a temperature of 40-50 ° C. Perfluorodiacyl peroxide, preferably bis-perfluoropropionyl peroxide, is used as the polymerization initiator. The pressure in the reactor is kept constant up to 20 atm due to the feeding of TFE during the polymerization process.
Недостатком этого способа является то, что в качестве растворителя используется хладон 113, который является озоноразрушающим соединением, выпуск которого запрещен Монреальским Протоколом, а сополимер получают низкомолекулярным из-за обрыва растущих цепей за счет отрыва атомов хлора от молекул растворителя.The disadvantage of this method is that freon 113 is used as a solvent, which is an ozone-depleting compound, the production of which is prohibited by the Montreal Protocol, and the copolymer is obtained as low molecular weight due to the breakdown of growing chains due to the detachment of chlorine atoms from solvent molecules.
Разработан способ, применение которого позволяет достичь повышения молекулярной массы сополимера Ф-4СФ [Заявка №2009162836(037362), МПК: C08F 02/04, 02/06, приоритет от 13.07.2009]. Это достигается за счет проведения полимеризации в среде 1,2-дихлоргексафторциклобутана (хладона RC-316).A method has been developed, the use of which allows to increase the molecular weight of the F-4SF copolymer [Application No. 2009162836 (037362), IPC: C08F 02/04, 02/06, priority from 07/13/2009]. This is achieved by polymerization in a medium of 1,2-dichlorohexafluorocyclobutane (freon RC-316).
Задача, стоящая перед авторами предлагаемого изобретения, состоит в расширении ассортимента применяемых доступных растворителей применяемых для проведения описываемой сополимеризации и получении сополимера с повышенной молекулярной массой.The challenge facing the authors of the present invention is to expand the range of available available solvents used to carry out the described copolymerization and obtain a copolymer with a high molecular weight.
Сущность изобретения состоит в том, что сополимеризацию ТФЭ с перфтор(3,6-диокса-4-метил-7-октен)сульфонилфторидом (ФС-141) с применением в качестве инициатора бис(перфторциклогексаноил)пероксида проводят при температуре 50°C и давлении 2,5-5,5 атм в среде перфторированного растворителя - перфторметилдиэтиламина (МД-46). Этот растворитель в доступных количествах выпускается в нашей стране (по ТУ 602-2-794-84).The essence of the invention lies in the fact that the copolymerization of TFE with perfluoro (3,6-dioxa-4-methyl-7-octene) sulfonyl fluoride (FS-141) using bis (perfluorocyclohexanoyl) peroxide as an initiator is carried out at a temperature of 50 ° C and pressure 2.5-5.5 atm in the environment of a perfluorinated solvent - perfluoromethyldiethylamine (MD-46). This solvent in available quantities is available in our country (according to TU 602-2-794-84).
Полимеризацию проводят в реакторе с рубашкой (автоклав из нержавеющей стали объемом 200 мл), снабженном рамной мешалкой. ТФЭ подается в реактор через адсорбер, заполненный активированным углем для очистки от ингибитора - триэтиламина. В реактор загружают растворитель МД-46, ФС-141 и ДАПц. Затем реактор герметизируют, при медленном перемешивании охлаждают до 5°, вакуумируют и загружают ТФЭ до 1 атм. После этого реактор нагревают до рабочей температуры и подают ТФЭ до достижения рабочего давления, которое поддерживают периодической подачей ТФЭ в реактор. Эти параметры поддерживают в течение проведения полимеризации, осуществляя перемешивание со скоростью 300 об/минуту. После окончания полимеризации реактор охлаждают до комнатной температуры. Непрореагировавший ТФЭ сдувают, отмывают хлороформом непрореагировавший мономер ФС 141, после чего отфильтровывают полимер и сушат под вакуумом при 60°C до постоянного веса.The polymerization is carried out in a jacketed reactor (200 ml stainless steel autoclave) equipped with a frame stirrer. TFE is fed into the reactor through an adsorber filled with activated carbon to purify the triethylamine inhibitor. The solvent MD-46, FS-141 and DAPC are loaded into the reactor. Then the reactor is sealed, with slow stirring, cooled to 5 °, vacuum and load TFE up to 1 ATM. After that, the reactor is heated to operating temperature and TFE is supplied until the working pressure is reached, which is maintained by periodic supply of TFE to the reactor. These parameters are maintained during the polymerization, mixing at a speed of 300 rpm. After polymerization is complete, the reactor is cooled to room temperature. Unreacted TFE is blown off, the unreacted FS 141 monomer is washed with chloroform, and then the polymer is filtered off and dried under vacuum at 60 ° C to constant weight.
Эквивалентную массу сополимера (ЭМ) определяют методом ИК-спектроскопии. Эквивалентная масса - это молекулярная масса сополимера, приходящаяся на 1 сульфогруппу, является характеристикой состава сополимера.The equivalent mass of the copolymer (EM) is determined by IR spectroscopy. Equivalent mass is the molecular weight of the copolymer per 1 sulfo group, which is a characteristic of the composition of the copolymer.
Показатель текучести расплава (ПТР) сополимера определяют на приборе ИИРТ-2 при диаметре фильеры 2,095 мм, нагрузке 2,16 кг при температуре 270°C. ПТР является характеристикой молекулярной массы полимера: чем ниже ПТР, тем выше молекулярная масса.The melt flow rate (MFR) of the copolymer is determined on an IIRT-2 device with a die diameter of 2.095 mm, a load of 2.16 kg at a temperature of 270 ° C. MFI is a characteristic of the molecular weight of the polymer: the lower the MFI, the higher the molecular weight.
Ниже приведены примеры проведения растворной сополимеризации тетрафторэтилена с перфтор(3,6-диокса-4-метил-7-октен)сульфонилфторидом по разработанному способу.The following are examples of the solution copolymerization of tetrafluoroethylene with perfluoro (3,6-dioxa-4-methyl-7-octene) sulfonyl fluoride according to the developed method.
Пример 1Example 1
В реактор из нержавеющей стали объемом 200 мл с рамной мешалкой и рубашкой загружают: 67 мл растворителя перфторметилдиэтиламина, 30 мл (53 г) перфтор(3,6-диокса-4-метил-7-октен)сульфонилфторида и 0,1 г бис(перфторциклогексаноил)пероксида. Реактор герметизируют, при медленном перемешивании охлаждают до 5°C, вакуумируют и через адсорбер подают тетрафторэтилен до 1 атм. Затем реактор нагревают до 50°C, подают в реактор тетрафторэтилен до давления 4,5 атм, и давление в реакторе поддерживают постоянным в пределах 5 атм за счет подачи тетрафторэтилена. За 4 часа проведения способа в реактор подают 16 г тетрафторэтилена. Затем реактор охлаждают до температуры окружающей среды (около 18-20°C), непрореагировавший тетрафторэтилен сдувают. Полимер промывают хлороформом для отмывки непрореагировавшего перфтор(3,6-диокса-4-метил-7-октен)сульфонилфторида, отфильтровывают и сушат под вакуумом при температуре 60°C до постоянного веса. Полученный полимер 32 г имеет эквивалентную массу 890 (определено методом ИК-спектроскопии). Показатель текучести расплава (определен на приборе ИИРТ-2) полученного полимера (ПТР) составляет 11 г/10 мин при 270°C.A 200 ml stainless steel reactor with a frame stirrer and a jacket is charged with: 67 ml of perfluoromethyldiethylamine solvent, 30 ml (53 g) of perfluoro (3,6-dioxa-4-methyl-7-octene) sulfonyl fluoride and 0.1 g of bis ( perfluorocyclohexanoyl) peroxide. The reactor is sealed, with slow stirring, cooled to 5 ° C, vacuum and fed through an adsorber tetrafluoroethylene up to 1 ATM. Then the reactor is heated to 50 ° C, tetrafluoroethylene is fed into the reactor to a pressure of 4.5 atm, and the pressure in the reactor is kept constant within 5 atm by feeding tetrafluoroethylene. For 4 hours of the method, 16 g of tetrafluoroethylene are fed into the reactor. Then the reactor is cooled to ambient temperature (about 18-20 ° C), unreacted tetrafluoroethylene is blown off. The polymer is washed with chloroform to wash unreacted perfluoro (3,6-dioxa-4-methyl-7-octene) sulfonyl fluoride, filtered and dried under vacuum at 60 ° C to constant weight. The resulting polymer 32 g has an equivalent weight of 890 (determined by IR spectroscopy). The melt flow rate (determined on the device ИИРТ-2) of the obtained polymer (MFI) is 11 g / 10 min at 270 ° C.
Установка для проведения сополимеризации в примерах 2-13 аналогична примеру 1. Условия их проведения представлены в Таблице.The installation for copolymerization in examples 2-13 is similar to example 1. The conditions for their implementation are presented in the Table.
Полимеризация в примерах 2-13 проводились с использованием одинаковых количеств следующих веществ: растворителя 67 г, мономера ФС-141 - 53 г, инициатора полимеризации бис(перфторциклогексаноил)пероксида 0,1 г.The polymerization in examples 2-13 was carried out using the same amounts of the following substances: solvent 67 g, monomer FS-141 53 g, polymerization initiator bis (perfluorocyclohexanoyl) peroxide 0.1 g.
Примеры 1-6 проведены с использованием перфторметилдиэтиламина и с инициатором бис(перфторциклогексаноил)пероксидом, примеры 4-7 - сопоставительные, с применением 1,2,2-трифтор-1,1,2-трихлорэтана и тем же инициатором, примеры 8-13 проведены с 1,2-дихлоргексафторциклобутаном и бис(перфторциклогексаноил)пероксидом.Examples 1-6 were carried out using perfluoromethyldiethylamine and with a bis (perfluorocyclohexanoyl) peroxide initiator, examples 4-7 are comparative, using 1,2,2-trifluoro-1,1,2-trichloroethane and the same initiator, examples 8-13 carried out with 1,2-dichlorohexafluorocyclobutane and bis (perfluorocyclohexanoyl) peroxide.
Результаты опытов показывают, что:The results of the experiments show that:
1. Эквивалентная масса сополимера, полученного с использованием нового растворителя перфторметилдтэтиламина, ниже, чем в среде 1,2-дихлоргексафторциклобутана в тех же условиях полимеризации (Фигура 1). Это является следствием более высокой растворимости тетрафторэтилена в 1,2-дихлоргексафторциклобутане по сравнению с перфторметилдиэтиламином. С ростом давления это различие нивелируется.1. The equivalent weight of the copolymer obtained using the new perfluoromethyldtethylamine solvent is lower than in 1,2-dichlorohexafluorocyclobutane medium under the same polymerization conditions (Figure 1). This is due to the higher solubility of tetrafluoroethylene in 1,2-dichlorohexafluorocyclobutane compared to perfluoromethyldiethylamine. With increasing pressure, this difference is leveled.
2. Образцы сополимера Ф-4СФ, полученные в среде перфторметилдиэтиламина, имеют более низкий показатель текучести расплава (следовательно, более высокую молекулярную массу), чем образцы с той же эквивалентной массой, то есть того же состава, но полученные в среде 1,2-дихлоргексафторциклобутана (Фигура 2).2. Samples of the F-4SF copolymer obtained in perfluoromethyldiethylamine medium have a lower melt flow rate (hence, higher molecular weight) than samples with the same equivalent mass, that is, the same composition, but obtained in a 1.2- dichlorohexafluorocyclobutane (Figure 2).
Таким образом, проведение способа в разработанных условиях, а именно с использованием в качестве растворителя перфторметилдиэтиламина в указанных параметрах температуры и давления, с применением инициатора - бис(перфторциклогексаноил)пероксида позволяет получить полимер с существенно более высокой молекулярной массой, особенно для образцов с низкой эквивалентной массой. Кроме того, этот способ обеспечивает замену озоноразрушающего растворителя на экологически безопасный.Thus, carrying out the method under the developed conditions, namely using perfluoromethyldiethylamine as a solvent in the indicated temperature and pressure parameters, using bis (perfluorocyclohexanoyl) peroxide initiator allows to obtain a polymer with a significantly higher molecular weight, especially for samples with a low equivalent weight . In addition, this method provides the replacement of an ozone-depleting solvent with an environmentally friendly one.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009134581/05A RU2412948C1 (en) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | Method of producing perfluorinated copolymer with sulfo-groups |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009134581/05A RU2412948C1 (en) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | Method of producing perfluorinated copolymer with sulfo-groups |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2412948C1 true RU2412948C1 (en) | 2011-02-27 |
Family
ID=46310586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009134581/05A RU2412948C1 (en) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | Method of producing perfluorinated copolymer with sulfo-groups |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2412948C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2809505C1 (en) * | 2023-04-06 | 2023-12-12 | Общество с ограниченной ответственностью "МТБ Технолоджи" (ООО "МТБ Технолоджи") | Method for producing perfluorinated copolymer with sulfo groups |
-
2009
- 2009-09-15 RU RU2009134581/05A patent/RU2412948C1/en active IP Right Revival
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2809505C1 (en) * | 2023-04-06 | 2023-12-12 | Общество с ограниченной ответственностью "МТБ Технолоджи" (ООО "МТБ Технолоджи") | Method for producing perfluorinated copolymer with sulfo groups |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7315863B2 (en) | Method for producing fluoropolymer | |
EP3000829B1 (en) | Method for producing aqueous polytetrafluoroethylene dispersion | |
RU2478654C2 (en) | Method of producing fine polytetrafluorethylene powder | |
US5285002A (en) | Fluorine-containing polymers and preparation and use thereof | |
RU2478653C2 (en) | Method of producing fine polytetrafluorethylene powder | |
JP2002538235A (en) | Free radical polymerization of fluorinated copolymers | |
US9321867B2 (en) | Synthesis of 2,3,3,3-tetrafluoropropene/vinylidene fluoride copolymers | |
JP2012067324A (en) | Low-crystallinity vinylidene fluoride hexafluoropropylene copolymer | |
US3493530A (en) | Process for the polymerization and copolymerization of halogenated olefins | |
JP5223435B2 (en) | Fluorine-containing block copolymer | |
EP3265505A1 (en) | Pvoh dispersant for vcm polymerization | |
JP3996637B2 (en) | Non-aqueous polymerization of fluoromonomer | |
CA2325144A1 (en) | Method for the production of partially fluorinated fluoropolymers | |
CN1526743A (en) | Composition fluoro-olefins polymer and ion cross-linked polymer produced therefrom | |
JPH11509244A (en) | Method for producing fluoropolymer | |
RU2158274C1 (en) | Method of preparing elastic copolymer of vinylidene fluoride with 25-30 mole % of hexafluoropropylene | |
RU2412948C1 (en) | Method of producing perfluorinated copolymer with sulfo-groups | |
EP2791185B1 (en) | Fluoroallylsulfonyl azide monomers and polymers there from | |
WO2021100836A1 (en) | Method for producing fluoropolymer, method for producing polytetrafluoroethylene, method for producing perfluoroelastomer, and composition | |
JP4449278B2 (en) | Fluorine-containing molded article, method for producing fluorine-containing molded article, fluorine-containing polymer, and method for producing fluorine-containing polymer | |
JPH06345824A (en) | Production of fluorine-containing copolymer | |
RU2348649C1 (en) | Method of obtaining perfluorated copolymer containing functional groups | |
US5310836A (en) | Process for synthesizing fluoropolymers | |
RU2412208C1 (en) | Method of producing perfluorinated copolymer with sulfo-groups | |
CN109843946A (en) | Vinylidene fluoride polymer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140916 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20151227 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20220425 |