本发明属于高分子化学,具体而言,涉及一种链中官能化全氟聚醚及其制备方法。
背景技术:
1、近年来,随着智能设备、智能穿戴、ai作业、ai居家、智能快递分拣等快速发展,高尖端的ai芯片需求量越来越大。芯片制造(刻蚀、印刷、编辑)设备需要高耐溶剂和高耐腐蚀的密封材料,该材质主要为全氟醚橡胶(ffkm)。由于ffkm的玻璃化转变温度(tg)在-30℃左右,在低温使用工况下,回弹性不佳,而且价格昂贵,一直制约其在诸多领域中应用。因此,需要加入tg值小于-30℃,且与ffkm相容性良好的聚合物,以改善ffkm的低温使用性能。
2、现有技术中,至今没有明确改善ffkm低温性能的解决方案。最近,关于具有优异的低温性能含氟弹性体——全氟聚醚(pfpe)基弹性体成为研究的热点。显然,利用低tg值(-110℃~-50℃)的pfpe可以有效改善ffkm的低温性能,而且pfpe与ffkm的相容性高,可以以任意比例混炼加工。
3、欧洲专利申请ep 0195946a2公布了一种端溴基pfpe的制备方法,并提到在过氧化物作用下,该端溴基pfpe能够与氟橡胶共同硫化。改性后的氟橡胶变得更加容易加工,制品的脱模性和热稳定性提高,其力学性能、压缩变形和耐溶剂性几乎不变。但是端溴基pfpe只能在生产原料过程中进行制备,并由于过氧基团易爆的特点,制备的安全系数低,不适合产业化。
技术实现思路
1、为了解决上述的现有技术中的问题,本发明的目的在于提供一种链中官能化全氟聚醚及其制备方法。本发明提供的弹性体具有良好的低温回弹性。
2、为了实现上述目的,根据本发明的第一方面,提供了一种链中官能化全氟聚醚的制备方法,其包括:
3、s1,将双端羟基全氟聚醚、氧化试剂、溶剂混合,反应得到氧化产物,将所述氧化产物与醇混合,得到第一中间产物;
4、s2,将乙酰基化合物、拔氢试剂、醚类溶剂混合,反应得到含碳负离子的第二中间产物;
5、s3,将所述第一中间产物、所述第二中间产物混合,进行反应后分离产物,得到所述链中官能化全氟聚醚。
6、本发明首次提出了上述的制备链中官能化全氟聚醚的路线,通过使第一中间产物(全氟聚醚酯)、含碳负离子的第二中间产物反应,制备得到了具有较多交联位点的链中官能化全氟聚醚材料,其交联后所得弹性体在低温下具有优异的性能。
7、在本发明一些优选的实施方式中,s1包括对第一中间产物进行后处理的过程,s3包括对所得官能化全氟聚醚进行后处理的过程,上述后处理分别包括抽滤、洗涤、减压蒸馏等,具体的方法容易由本领域技术人员设计得到,本发明在此不做进一步的限定。
8、在本发明一些优选的实施方式中,所述s1中的溶剂包括水。
9、在本发明一些优选的实施方式中,所述s1中,反应温度为60~120℃,时间为1~72h。
10、在本发明一些优选的实施方式中,所述s2中,反应温度为0~60℃,时间为0.2~5h。
11、在本发明一些优选的实施方式中,所述s3中,反应温度为25~120℃,时间为0.5~36h。
12、在本发明一些优选的实施方式中,所述双端羟基全氟聚醚的平均分子量为1000~10000。
13、在本发明一些优选的实施方式中,所述醇包括甲醇和/或乙醇。
14、在本发明一些优选的实施方式中,所述双端羟基全氟聚醚包括双端羟基k型全氟聚醚、双端羟基y型全氟聚醚、双端羟基z型全氟聚醚中的一种或两种以上的组合。
15、在本发明一些优选的实施方式中,所述乙酰基化合物包括卤代乙酸乙酯、卤代乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、卤代丙酮、丙酮、卤代丙二酸乙酯、卤代丙二酸甲酯、丙二酸乙酯、丙二酸甲酯中的一种或两种以上的组合。
16、在本发明一些优选的实施方式中,所述氧化试剂包括高锰酸钾、重铬酸钾、重铬酸钠、三氧化铬、过氧单磺酸钾、硝酸、氧气、过氧化氢、二甲基亚砜-二环己基碳二亚胺配合物、高氯酸钠中的一种或两种以上的组合。
17、在本发明一些优选的实施方式中,所述拔氢试剂包括甲醇钠、乙醇钠、异丙醇钠、叔丁醇钾、氢化钠、氢化钾、二异丙基氨基锂、正丁基锂、仲丁基锂中的一种或两种以上的组合。
18、在本发明一些优选的实施方式中,所述醚类溶剂包括四氢呋喃、二氧六环、甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、四乙二醇二甲醚中的一种或两种以上的组合。
19、在本发明一些优选的实施方式中,所述双端羟基全氟聚醚与所述氧化试剂的摩尔比为1:1~10;优选地,所述乙酰基化合物与所述拔氢试剂的摩尔比为1:0.9~3。
20、根据本发明的另一方面,提供了一种根据上述的制备方法制备得到的链中官能化全氟聚醚。该链中官能化全氟聚醚的结构式推测为-(rf-a)n-rf-,其中,rf为全氟聚醚,a中含有乙酰基。
21、根据本发明的另一方面,提供了一种由上述的链中官能化全氟聚醚经过交联得到的全氟聚醚基弹性体。
22、在本发明一些优选的实施方式中,本发明制备的链中官能化全氟聚醚进行硫化交联,得到所述全氟聚醚基弹性体。具体交联方法为本领域技术人员所熟知,在此不做进一步的限定。
23、相对于现有技术而言,本发明制备的链中官能化全氟聚醚能够明显改善全氟醚橡胶的低温性能。
1.一种链中官能化全氟聚醚的制备方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述s1中,反应温度为60~120℃,时间为1~72h。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述s2中,反应温度为0~60℃,时间为0.2~5h。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述s3中,反应温度为25~120℃,时间为0.5~36h。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述双端羟基全氟聚醚的平均分子量为1000~10000。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述醇包括甲醇和/或乙醇。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述双端羟基全氟聚醚包括双端羟基k型全氟聚醚、双端羟基y型全氟聚醚、双端羟基z型全氟聚醚中的一种或两种以上的组合。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述乙酰基化合物包括卤代乙酸乙酯、卤代乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、卤代丙酮、丙酮、卤代丙二酸乙酯、卤代丙二酸甲酯、丙二酸乙酯、丙二酸甲酯中的一种或两种以上的组合。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述氧化试剂包括高锰酸钾、重铬酸钾、重铬酸钠、三氧化铬、过氧单磺酸钾、硝酸、氧气、过氧化氢、二甲基亚砜-二环己基碳二亚胺配合物、高氯酸钠中的一种或两种以上的组合。
10.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述拔氢试剂包括甲醇钠、乙醇钠、异丙醇钠、叔丁醇钾、氢化钠、氢化钾、二异丙基氨基锂、正丁基锂、仲丁基锂中的一种或两种以上的组合。
11.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述醚类溶剂包括四氢呋喃、二氧六环、甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、四乙二醇二甲醚中的一种或两种以上的组合。
12.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述双端羟基全氟聚醚与所述氧化试剂的摩尔比为1:1~10。
13.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述乙酰基化合物与所述拔氢试剂的摩尔比为1:0.9~3。
14.一种权利要求1至13中任一项所述的制备方法制备得到的链中官能化全氟聚醚。
15.一种全氟聚醚基弹性体,其特征在于,由权利要求14所述的链中官能化全氟聚醚经过交联得到。