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【背景及概述】[1][2]
有機氟化合物,是有機化合物分子中的氫被氟取代。如果化合物分子中所有氫都被氟取代,則稱為全氟有機化合物,部分取代的稱為單氟或多氟有機化合物。它們大致可分為三類。①氟氯代烷,主要用于制冷劑和氣霧劑。②全氟烴類和全氟醚、酸、叔胺,其中全氟烷烴具有高度的化學穩定性。如全氟庚烷是具有耐氧化劑、耐高溫的潤滑油;全氟烯烴如四氟乙烯是聚四氟乙烯的單體;全氟萘烷和全氟叔胺等飽和有機化合物經乳化而成的白色乳液(稱為白色血液),作為血液的代用品用于臨床獲得成功。③含氟高聚物具有優良的耐高溫、低溫,耐化學腐蝕等優良性能。如俗稱塑料王的聚四氟乙烯,由偏氟乙烯和全氟丙烯共聚而成的全氟橡膠(稱維通橡膠)等,廣泛用于國防、航天、石油、化工、機械等部門,如登月服的防火涂層,耐腐蝕管道、容器,服裝,耐磨軸瓦、公路鐵路橋梁滑動襯墊,密封墊等。
全氟庚烷CAS 335-57-9,分子式C7F16,分子量88.04900,密度,沸點82-84°C(lit.),折射率n20/D 1.3(lit.)),閃點80-82°C。如果吸入全氟庚烷,請將患者移到新鮮空氣處;如果皮膚接觸,應脫去污染的衣著,用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚,如有不適感,就醫;如果眼晴接觸,應分開眼瞼,用流動清水或生理鹽水沖洗,并立即就醫;如果食入,立即漱口,禁止催吐,應立即就醫。對保護施救者的忠告如下:將患者轉移到安全的場所,咨詢醫生,如果條件允許請出示此化學品安全技術說明書給到現場的醫生看。若泄露,小量泄漏盡可能將泄漏液體收集在可密閉的容器中,用沙土、活性炭或其它惰性材料吸收,并轉移至安全場所,禁止沖入下水道;若大量泄漏,構筑圍堤或挖坑收容,封閉排水管道,用泡沫覆蓋,抑制蒸發,用防爆泵轉移至槽車或專用收集器內,回收或運至廢物處理場所處置。
【應用】[2][3]
由于氟是電負性最大的元素,因此,氟原子的引入使全氟庚烷具有獨特的物理性質、化學性質和生理活性,使全氟有機化合物具有了化學穩定性、表面活性和優良的耐溫性能等特點。因而在許多尖端技術和重大工業項目及醫藥、農藥等行業中,都對全氟化合物進行了廣泛而深入的研究和應用。全氟庚烷可用作有機溶劑參與化學合成反應,還可用于制備防水處理液等。其應用舉例如下:
一種布料防水處理液,其包括以下重量的組分:氟碳化合物20~25份,凡士林15~30份,聚乙烯醚15~28份,硬脂酸10~17份,交聯劑6~8份,超純水70~120份;本發明的處理液在布料上形成透氣膜,水珠在透氣膜上由于水珠表面張力的作用,就不能順利脫離水珠滲透到另一側,也就是防止了水的滲透發生,使透汽膜有了防水的功能;本發明針對濕處理工藝帶來的環境問題,以全氟庚烷、八氟環丁烷、1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙醇和2,2,2-三氟乙醇等氟碳化合物對布料進行處理,避免采用氯化鈉、氫氧化鉀等一類的有毒有害物質,在環保無害的基礎上處理后的布料保證拒水拒油性能。
【制備】[1]
方法1:在一個裝有0.75英寸×2英尺真空夾套蒸餾柱的1 L蒸餾瓶中,加入已經水洗過的正庚烷電解氟化后的粗品520 g。加熱回流后,保持反應30min。然后,在常壓下進行蒸餾。用氣液色譜分析,得知餾分中含有39%的C7 F16 ,26%的C7H16和35%的其他物質。即采用由電化學氟化法得到的電解產物中含有39%的全氟正庚烷。
方法2:在250 mL的鉻鎳合金制的高壓釜中,加入由C2 F4 和IC2F4I聚合后產生的I(C2F4 )2 I53 g,再加入80 g的C3F6 。然后,在200 ℃下攪拌并反應16 h。
隨著反應的進行,壓力一直增大到50個大氣壓(絕壓)后,又逐漸降到40個大氣壓(絕壓)。反應結束后冷卻,待C3F6 排凈后,得到63 g粗品。該粗品再用硫代硫酸鈉的稀溶液洗滌。然后,有機層在1托壓力下精餾,回流比4∶1。收集到的餾分中,有26.5 g未反應的原料I(C2F4 )I、28.5 g的A餾分及7g的B餾分(沸點分別是42 ℃和72 ℃)。然后,在收集的A餾分中再通入用氮氣稀釋的氟氣,進行氟化,得到全氟庚烷。用氣相色譜及F-NMR(CFCl3 )分析后可知:A餾分、B餾分結構式及上述反應式如下:
【主要參考資料】
[1] 實用有機化學辭典
[2] 錢怡清.一種布料防水處理液. CN201310652172.2,申請日2013-12-05
[3] 張喜軍, 尹麗華, 張勇. 全氟烷烴制備方法的探討與應用[J]. 有機氟工業, 2010 (3): 40-42.