RU2522640C2 - Fluorine-containing sas and method of obtaining thereof - Google Patents
Fluorine-containing sas and method of obtaining thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2522640C2 RU2522640C2 RU2012122466/05A RU2012122466A RU2522640C2 RU 2522640 C2 RU2522640 C2 RU 2522640C2 RU 2012122466/05 A RU2012122466/05 A RU 2012122466/05A RU 2012122466 A RU2012122466 A RU 2012122466A RU 2522640 C2 RU2522640 C2 RU 2522640C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fluorine
- acid
- perfluorocarboxylic
- glycerol
- acids
- Prior art date
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической технологии получения органических соединений, а именно к фторсодержащим поверхностно-активным веществам (ПАВ) и способу их получения. Изобретение может найти применение в области создания различных антифрикционных составов, лакокрасочных материалов, гидрофобизаторов для широкого спектра материалов, составов для антикоррозионной защиты металлов, пластмасс, резин и других материалов.The invention relates to chemical technology for the production of organic compounds, namely to fluorine-containing surface-active substances (surfactants) and the method for their preparation. The invention can find application in the field of creating various antifriction compositions, paints and varnishes, water repellents for a wide range of materials, compositions for anticorrosive protection of metals, plastics, rubbers and other materials.
Существуют различные фторсодержащие ПАВ и способы их синтеза, применяемые для создания различных антифрикционных составов, лакокрасочных материалов, гидрофобизаторов, защиты металлов, пластмасс резин, и т.п. областей применения.There are various fluorine-containing surfactants and methods for their synthesis, used to create various antifriction compounds, paints, water repellents, metal protection, rubber plastics, etc. areas of application.
Известно фторсодержащее ПАВ [1], в качестве которого используется натриевая или калиевая соль перфтор-4-метил-3,6-диоксаоктансульфофторида, а синтез ПАВ осуществляется путем взаимодействия перфтор-4-метил-3,6-диоксаоктансульфофторида с водным раствором гидроксида калия или натрия.A fluorine-containing surfactant is known [1], for which the sodium or potassium salt of perfluoro-4-methyl-3,6-dioxaoctanesulfofluoride is used, and the synthesis of surfactants is carried out by the interaction of perfluoro-4-methyl-3,6-dioxoctanesulfofluoride with an aqueous solution of potassium hydroxide or sodium.
Существует разнообразные фторсодержащие ПАВ на основе линейных перфторкислот RfCOOH [2] и перфторполиэфиров - перфторполиэфира с концевой кислотной группой при молекулярной массе 2000 5000 а.е.м. [3].There are various fluorine-containing surfactants based on linear perfluoric acids R f COOH [2] and perfluoropolyethers - perfluoropolyethers with a terminal acid group at a molecular weight of 2000–5000 amu. [3].
Рассмотренные выше типы фторсодержащих ПАВ характеризуются недостаточной для ряда технических применений устойчивостью образуемой ими на защищаемой поверхности адсорбционной пленки.The types of fluorine-containing surfactants considered above are characterized by insufficient stability for a number of technical applications for the adsorption film formed by them on the protected surface.
Наиболее близким аналогом заявляемого фторсодержащего ПАВ и способа его получения является фторсодержащее ПАВ этанол 2, 2, 2-трис-[1', 1', 1', 2', 2', 3', 3', 5', 6', 6', 8' - ундекафтор-5', 8'-ди-(трифторметил)-4', 7'-диокси-9'-метиленоксикарбонила] [4]. Способ синтеза указанного ПАВ состоит в проведении реакции между фторангидридом тримера окиси гексафторпропилена и пентаэритрита в среде ароматического углеводородного растворителя и кислотного катализатора с последующим отделением непрореагировавшего пентаэритрита и растворителя и выделением чистого продукта вакуумной разгонкой. Данный способ получения фторсодержащего ПАВ позволяет синтезировать ПАВ, молекулы которого в случае адсорбции на поверхности образуют устойчивые к десорбции молекулярные адсорбционные пленки. Устойчивость образуемых пленок к их десорбции объясняется разветвленным строением молекулы рассматриваемого ПАВ, благодаря чему при его адсорбции на поверхность гидроксильная группа оказывается экранированной фторсодержащими радикалами от реагирующих веществ (воды, аминов, соединений фосфора и серы), способных вытеснить молекулу с этой поверхности.The closest analogue of the inventive fluorine-containing surfactant and the method for its preparation is fluorine-containing surfactant ethanol 2, 2, 2-tris- [1 ', 1', 1 ', 2', 2 ', 3', 3 ', 5', 6 ', 6 ', 8' - undecafluoro-5 ', 8'-di- (trifluoromethyl) -4', 7'-dioxo-9'-methyleneoxycarbonyl] [4]. A method for synthesizing said surfactant consists in carrying out a reaction between trimer fluoride of hexafluoropropylene oxide and pentaerythritol in an aromatic hydrocarbon solvent and an acid catalyst, followed by separation of unreacted pentaerythritol and solvent and isolation of the pure product by vacuum distillation. This method of producing a fluorine-containing surfactant allows one to synthesize a surfactant whose molecules, in the case of adsorption on the surface, form molecular adsorption films resistant to desorption. The resistance of the formed films to their desorption is explained by the branched structure of the molecule of the surfactant under consideration, due to which, upon its adsorption to the surface, the hydroxyl group is screened by fluorine-containing radicals from reactants (water, amines, phosphorus and sulfur compounds) that can displace the molecule from this surface.
Недостатком способа [4] является образование в процессе синтеза фторсодержащего ПАВ этанол 2, 2, 2-трис-[1', 1', 1', 2', 2', 3', 3', 5', 6', 6', 8'-ундекафтор-5', 8'-ди-(трифторметил)-4', 7'-диокси-9'-метиленоксикарбонила] фтороводорода, крайне опасного соединения, что усложняет промышленную технологию получения этого ПАВ. Кроме того, при синтезе ПАВ образуются и другие побочные продукты, такие как полиперфторкислоты и моно-, диэфиры пентаэритрита. Образование достаточно большого количества побочных продуктов приводит к повышенному расходу исходных реагентов на выработку единицы продукта, повышая тем самым его себестоимость.The disadvantage of this method [4] is the formation of ethanol 2, 2, 2-tris- [1 ', 1', 1 ', 2', 2 ', 3', 3 ', 5', 6 ', 6 during the synthesis of a fluorine-containing surfactant ', 8'-undecafluoro-5', 8'-di- (trifluoromethyl) -4 ', 7'-dioxo-9'-methyleneoxycarbonyl] hydrogen fluoride, an extremely dangerous compound, which complicates the industrial technology for producing this surfactant. In addition, in the synthesis of surfactants, other by-products are also formed, such as polyperfluoric acids and mono-, pentaerythritol diesters. The formation of a sufficiently large number of by-products leads to an increased consumption of initial reagents for the development of a unit of the product, thereby increasing its cost.
Техническим результатом заявленного изобретения является то, что предлагаемое фторсодержащее ПАВ характеризуется способностью к образованию не менее устойчивых адсорбционных пленок, что и ПАВ, описанное в [4], а способ его получения характеризуется меньшим объемом получаемых побочных продуктов и отсутствием среди них фтороводорода. Все это упрощает технологию синтеза фторсодержащего ПАВ, снижает материальные затраты на производство конечного продукта и, как следствие, снижает его себестоимость.The technical result of the claimed invention is that the proposed fluorine-containing surfactant is characterized by the ability to form no less stable adsorption films as the surfactant described in [4], and the method for its production is characterized by a lower volume of by-products and the absence of hydrogen fluoride among them. All this simplifies the technology for the synthesis of fluorine-containing surfactants, reduces material costs for the production of the final product and, as a result, reduces its cost.
Технический результат достигается за счет того, что в качестве фторсодержащего ПАВ используется диглицириды полиперфторкарбоновых кислот, выбранных из ряда карбоновых кислот димера или тримера окиси гексафторпропилена или их смеси, а способ их синтеза состоит в этерификации глицерина указанными кислотами в присутствии катализатора, выбранного из ряда: серная кислота, ортофосфорная кислота, хлорсульфоновая кислота или сульфированные катионообменные смолы, причем этерификацию проводят при температуре реакционной смеси в интервале 90-120°С и мольном соотношении глицерин: полиперфторкарбоновая кислота, равном 1:(2-2,1).The technical result is achieved due to the fact that, as a fluorine-containing surfactant, diglycerides of polyperfluorocarboxylic acids selected from a number of carboxylic acids of a dimer or trimer of hexafluoropropylene oxide or a mixture thereof are used, and a method for their synthesis consists in the esterification of glycerol with said acids in the presence of a catalyst selected from the series: sulfuric acid, phosphoric acid, chlorosulfonic acid or sulfonated cation exchange resins, and the esterification is carried out at a temperature of the reaction mixture in the range of 90- 120 ° C and a molar ratio of glycerol: polyperfluorocarboxylic acid equal to 1: (2-2.1).
Синтез предлагаемого фторсодержащего ПАВ осуществляется следующим образом. Смесь, состоящую из глицерина и полиперфторкарбоновой кислоты, взятых в мольном соотношении, равном 1:(2-2,1), нагревают до температуры 90-120°C в присутствии кислотного катализатора. В процессе синтеза происходит выделение воды, которая непрерывно отгоняется из реакционной смеси с целью смещения химического равновесия реакции в сторону получения конечного продукта. После окончания реакции этерификации реакционную смесь охлаждают и удаляют катализатор. Жидкий катализатор (серная кислота, ортофосфорная кислота, хлорсульфоновая кислота) может быть удален путем промывки реакционной смеси водой, а твердый гетерофазный катализатор (сульфированные катионообменные смолы) - путем фильтрования. Очищенная смесь состоит преимущественно из диглициридов полиперфторкарбоновых кислот и содержит незначительные количества непрореагировавшей полиперфторкарбоновой кислоты и ее триглицеридов (суммарное количество примесей, определенное методом газовой хроматографии, составляет менее 1%). Очистка реакционной смеси от указанных примесей нецелесообразно, поскольку они не снижают качество синтезируемого ПАВ.The synthesis of the proposed fluorine-containing surfactant is as follows. A mixture consisting of glycerol and polyperfluorocarboxylic acid, taken in a molar ratio of 1: (2-2.1), is heated to a temperature of 90-120 ° C in the presence of an acid catalyst. During the synthesis process, water is released, which is continuously distilled off from the reaction mixture in order to shift the chemical equilibrium of the reaction in the direction of obtaining the final product. After the end of the esterification reaction, the reaction mixture is cooled and the catalyst is removed. The liquid catalyst (sulfuric acid, phosphoric acid, chlorosulfonic acid) can be removed by washing the reaction mixture with water, and the solid heterophasic catalyst (sulfonated cation exchange resins) can be removed by filtration. The purified mixture consists predominantly of diglycerides of polyperfluorocarboxylic acids and contains small amounts of unreacted polyperfluorocarboxylic acid and its triglycerides (the total amount of impurities determined by gas chromatography is less than 1%). Cleaning the reaction mixture from these impurities is impractical because they do not reduce the quality of the synthesized surfactant.
Интервал границ температуры нагрева реакционной смеси с целью ее этерификации определяется тем, что при меньшей температуре снижается скорость реакции этерификации и не происходит отгонки образующейся в ходе реакции воды. Верхняя граница температурного интервала нагрева реакционной смеси определяется тем, что при более высоких значениях происходит образование простых эфиров и полиэфиров глицерина. Интервал мольного соотношения глицерина и полиперфторкарбоновой кислоты выбрано исходя из следующего. Соотношение 1:2 глицерина и кислоты отвечает стехиометрическому балансу реакции получения заявляемого фторсодержащего. При избытке полиперфторкарбоновой кислоты скорость реакции возрастает, а ее время, необходимое на полную конверсию глицерина, уменьшается. Содержание кислоты более чем 2,1 моль на 1 моль глицерина нецелесообразно, поскольку значительно не увеличивает скорости реакции конверсии глицерина, а приводит к образованию триглициридов, излишнее содержание которых ухудшает качество получаемого продукта и требует дополнительных операций его очистки.The temperature range of the heating temperature of the reaction mixture for its esterification is determined by the fact that, at a lower temperature, the rate of the esterification reaction decreases and the water formed during the reaction is not distilled off. The upper limit of the temperature range for heating the reaction mixture is determined by the fact that at higher values the formation of ethers and polyesters of glycerol occurs. The range of the molar ratio of glycerol to polyperfluorocarboxylic acid is selected based on the following. The ratio of 1: 2 glycerol and acid corresponds to the stoichiometric balance of the reaction for obtaining the inventive fluorine-containing. With an excess of polyperfluorocarboxylic acid, the reaction rate increases, and its time required for the complete conversion of glycerol decreases. An acid content of more than 2.1 mol per 1 mol of glycerol is impractical, since it does not significantly increase the reaction rate of glycerol conversion, but leads to the formation of triglycerides, the excessive content of which degrades the quality of the resulting product and requires additional cleaning operations.
Изобретение может быть проиллюстрировано рядом примеров, которые не ограничивают другие варианты синтеза предлагаемого ПАВ, соответствующие вышеприведенному способу синтеза.The invention can be illustrated by a number of examples that do not limit other synthesis options of the proposed surfactant, corresponding to the above synthesis method.
Пример 1Example 1
Реакционную смесь в количестве 300 мл при мольном содержании глицерин: карбоновая кислота тримера окиси гексафторпропилена, равном 1:2, и содержащую 1 мл 98% серной кислоты, помещали в круглодонную колбу с прямым холодильником. В течение 12 часов в колбе поддерживалась температура в интервале 100-120°С. По окончании нагрева смеси давали остыть до комнатной температуре и промывали ее дистиллированной водой до рН=6,5.The reaction mixture in an amount of 300 ml with a molar content of glycerol: carboxylic acid trimer of hexafluoropropylene oxide, equal to 1: 2, and containing 1 ml of 98% sulfuric acid, was placed in a round bottom flask with direct refrigerator. For 12 hours, the temperature in the range of 100-120 ° C was maintained in the flask. After heating, the mixture was allowed to cool to room temperature and washed with distilled water to pH = 6.5.
Пример 2Example 2
Аналогичен примеру 1, но в качестве катализатора используется ортофосфорная кислота, а время нагрева составляет 14 часов.Similar to example 1, but phosphoric acid is used as a catalyst, and the heating time is 14 hours.
Пример 3Example 3
Аналогичен примеру 1, но в качестве катализатора используется хлорсульфоновая кислота.Similar to example 1, but chlorosulfonic acid is used as a catalyst.
Пример 4Example 4
Аналогичен примеру 1, но в качестве кислоты используется карбоновая кислота димера окиси гексафторпропилена.Similar to example 1, but the acid used is a carboxylic acid dimer of hexafluoropropylene oxide.
Пример 5Example 5
Аналогичен примеру 1, но в качестве катализатора используется сульфированная ионообменная смола марки Амберлист 15.Similar to example 1, but as a catalyst used sulfonated ion-exchange resin brand Amberlist 15.
Пример 6Example 6
Аналогичен примеру 1, но в качестве катализатора используется сульфированная ионообменная смола марки Амберлист 15. Соотношение глицерин: карбоновая кислота тримера окиси гексафторпропилена равно 1:2,1. Время нагрева 11 часов.Similar to example 1, but the catalyst used is a sulfonated ion-exchange resin brand Amberlist 15. The ratio of glycerol: carboxylic acid trimer of hexafluoropropylene oxide is 1: 2.1. Heating time 11 hours.
Пример 7Example 7
Аналогичен примеру 6, но в качестве кислоты используется смесь димера или тримера карбоновых кислот окиси гексафторпропилена, взятых в мольном соотношении 1:1.Similar to example 6, but as the acid used is a mixture of a dimer or trimer of carboxylic acids of hexafluoropropylene oxide, taken in a molar ratio of 1: 1.
Кроме того, дополнительно был получен образец ПАВ согласно [4]. Из каждого синтезированного образца ПАВ был приготовлен его 0,5мас.% раствор в ацетоне, которым были обработаны узлы трения специально сконструированного для этих целей механизма. Узел трения представлял собой пару ролик-пластина, которые выполнены из сплава ВК20 и работают в условиях сухого трения при температуре 285°С. О стойкости образовавшейся адсорбционной пленки ПАВ судили по времени работы узлов трения, до момента, когда происходило изменение краевого угла смачивания вазелиновым маслом трущихся поверхностей, обработанных раствором фторсодержащих ПАВ. Во всех случаях это время оказалось примерно равным и составило более 146 часов. Таким образом, вышеприведенные данные подтверждают достоверность заявленного технического результата.In addition, an additional surfactant sample was obtained according to [4]. From each synthesized surfactant sample, its 0.5 wt.% Solution in acetone was prepared with which friction units of a mechanism specially designed for these purposes were processed. The friction unit was a pair of roller plate, which are made of VK20 alloy and operate in dry friction at a temperature of 285 ° C. The resistance of the formed surfactant adsorption film was judged by the operating time of the friction units, until the change in the contact angle of the wetting surfaces of the liquid treated with the fluorine-containing surfactant solution with liquid paraffin. In all cases, this time was approximately equal and amounted to more than 146 hours. Thus, the above data confirm the reliability of the claimed technical result.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2041249, 1992 г.1. RF patent No. 2041249, 1992
2. Журнал «Трение и износ», т.11, N5, с.792; N6, с.987, 1990 г.2. The journal "Friction and wear", t.11, N5, p.792; N6, p. 987, 1990
3. Журнал «Трение и износ», т.13, N2, с.306, 1992 г.3. The journal "Friction and wear", t.13, N2, p.306, 1992
4. Патент РФ №2083552, 1997 г.(прототип).4. RF patent No. 2083552, 1997 (prototype).
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012122466/05A RU2522640C2 (en) | 2012-05-31 | 2012-05-31 | Fluorine-containing sas and method of obtaining thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012122466/05A RU2522640C2 (en) | 2012-05-31 | 2012-05-31 | Fluorine-containing sas and method of obtaining thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012122466A RU2012122466A (en) | 2013-12-10 |
RU2522640C2 true RU2522640C2 (en) | 2014-07-20 |
Family
ID=49682660
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012122466/05A RU2522640C2 (en) | 2012-05-31 | 2012-05-31 | Fluorine-containing sas and method of obtaining thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2522640C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2083552C1 (en) * | 1994-07-25 | 1997-07-10 | Уральский Государственный Университет Им.А.М.Горького | 2,2,2-tris-([1′,1′,1′,2′,2′,3′,5′,6′,6′,8′-undecafluorine-5′,8′-di-(trifluoromethyl)- 4′,7′-dioxy-9′-methyleneoxy carbonyl) ethanol, and process for preparation thereof |
RU2168521C2 (en) * | 1999-08-10 | 2001-06-10 | Институт органического синтеза Уральского отделения РАН | Method of synthesis of polyfluorinated esters based on poly- -chlorodiphenyls used as intermediate compounds for production of lubricant oils, antiadhesion and antifriction compositions |
US7301052B2 (en) * | 2003-02-21 | 2007-11-27 | Asahi Glass Company, Linited | Process for producing perfluorodiacyl fluorinated compounds |
RU2373229C2 (en) * | 2004-01-13 | 2009-11-20 | Асахи Гласс Компани, Лимитед | Fluoropolyester compound |
-
2012
- 2012-05-31 RU RU2012122466/05A patent/RU2522640C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2083552C1 (en) * | 1994-07-25 | 1997-07-10 | Уральский Государственный Университет Им.А.М.Горького | 2,2,2-tris-([1′,1′,1′,2′,2′,3′,5′,6′,6′,8′-undecafluorine-5′,8′-di-(trifluoromethyl)- 4′,7′-dioxy-9′-methyleneoxy carbonyl) ethanol, and process for preparation thereof |
RU2168521C2 (en) * | 1999-08-10 | 2001-06-10 | Институт органического синтеза Уральского отделения РАН | Method of synthesis of polyfluorinated esters based on poly- -chlorodiphenyls used as intermediate compounds for production of lubricant oils, antiadhesion and antifriction compositions |
US7301052B2 (en) * | 2003-02-21 | 2007-11-27 | Asahi Glass Company, Linited | Process for producing perfluorodiacyl fluorinated compounds |
RU2373229C2 (en) * | 2004-01-13 | 2009-11-20 | Асахи Гласс Компани, Лимитед | Fluoropolyester compound |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012122466A (en) | 2013-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9670174B2 (en) | Mono- and dialkyl ethers of furan-2,5-dimethanol and (tetra-hydrofuran-2,5-diyl)dimethanol and amphiphilic derivatives thereof | |
KR20090105375A (en) | Ionic liquids miscible with various polar/non-polar solvents and method for preparing the same | |
KR20060124724A (en) | Anionic-sweetener-based ionic liquids and methods of use thereof | |
KR20190049863A (en) | Preparation of 2-exo- (2-methylbenzyloxy) -1-methyl-4-isopropyl-7-oxabicyclo [2.2.1] heptane | |
JP5070936B2 (en) | Process for producing 2-hydroxy-4- (methylthio) butyric acid or an ester thereof and an intermediate thereof | |
JP2007514681A (en) | Method for producing vitamin A acetate | |
RU2522640C2 (en) | Fluorine-containing sas and method of obtaining thereof | |
CN108633276B (en) | The manufacturing method of five thia cycloheptane of 1,2,3,5,6- | |
EP3521266B1 (en) | Substituted bis(trifluorovinyl)benzene compound | |
KR102328033B1 (en) | Method for preparing a solution composition containing a monoetherified product, a solution composition, and a method for preparing a polymerizable compound | |
JPH02178245A (en) | Preparation of o-hydroxyalkylated derivative of 1,1-dihydroxyperfluoroalcohol | |
JP5664779B2 (en) | Method for producing hexafluoroacetone or hydrate thereof | |
US8304580B2 (en) | Method for producing tris(perfluoroalkanesulfonyl)methide acid salt | |
KR20150133731A (en) | Bis(6-methyl-3-sulphophenyl)(2-methylphenyl)phosphine, ammonium salt thereof, and method for producing same | |
JP6097278B2 (en) | Method for producing 3-alkoxy-3-methyl-1-butanol | |
JP4243683B2 (en) | Method for producing 1-tetralone | |
Zatsepina et al. | The method for the manufacture of 2, 5-di (trifluoromethyl)-3, 6-dioxa-8-(sulfonylfluoride) perfluorooctanoyl fluoride | |
Akayeu | Synthesis of new highly lypophilic ethoxylated ionic liquids as promising active components for ion selective electrodes | |
RU2317967C1 (en) | PROCESS OF PRODUCING LINEAR DIMMERS OF α-METHYLSTYRENE | |
CN118637983A (en) | Preparation method of chiral cis-o-diol | |
CA2907621C (en) | Bis(6-methyl-3-sulphophenyl)phenylphosphine, ammonium salt thereof, and method for producing same | |
Hatakeyama et al. | Alkyl‐Group Selection in an Acidic‐Surfactant‐Promoted Reaction of Homoallyl Alcohols and Aldehydes in Water | |
CN116940545A (en) | Method for producing fluorine-containing compound, and fluorine-containing compound | |
KR20210011906A (en) | Demethylation of methyl esters of methionine and its hydroxy analogs | |
JP3955735B2 (en) | Aromatic dicarboxylic acid diarylamide sulfonate and process for producing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140601 |