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六氟丙烯(hexafluoropropylene,簡稱HFP)是有機(jī)氟工業(yè)基礎(chǔ)原料之一,它的重要性僅次于四氟乙烯,是諸多含氟共聚物的共聚單體,也是多種含氟化合物的中間體。
通常情況下,六氟丙烯是一種無色無味的氣體,有毒,在空氣中不燃燒,沸點(diǎn)-29.4℃。加壓條件下,六氟丙烯可呈液態(tài)貯存和運(yùn)輸,無須添加穩(wěn)定劑。
國外從20世紀(jì)50年代開始研究六氟丙烯工業(yè)化生產(chǎn)方法,美國杜邦公司首先開發(fā)了有四氟乙烯熱解生產(chǎn)六氟丙烯的工藝技術(shù),其反應(yīng)方程式如下:
這是一個非常復(fù)雜的反應(yīng),反應(yīng)系放熱,并且反應(yīng)溫度不易控制,過高的溫度或者局部過熱容易導(dǎo)致歧化反應(yīng)。歧化反應(yīng)生成的碳容易堵塞反應(yīng)器。
此外,反應(yīng)過程中四氟乙烯容易發(fā)生自聚,而熱解反應(yīng)又會生成相當(dāng)量的副產(chǎn)物,因此最終產(chǎn)物中包含多種雜質(zhì)如:未反應(yīng)的四氟乙烯、八氟環(huán)丁烷、全氟丁烯等,提純分離比較困難。尤其值得注意的是,熱解四氟乙烯的時候容易產(chǎn)生一種叫做“全氟異丁烯”的無色氣體,這種副產(chǎn)物毒性非常大,少量吸入則可引起肺水腫,給工業(yè)生產(chǎn)增加了不安全因素。
氟橡膠(FKM)是指主鏈或側(cè)鏈的碳原子上含有氟原子的一種合成高分子彈性體,具有出色的耐高溫性能、高化學(xué)穩(wěn)定性、耐候性、抗氧化性、耐油性以及很低的透氣性。
(圖示為科慕公司Viton氟橡膠的共聚單體,其中藍(lán)色部分代表六氟丙烯)
六氟丙烯與偏氟乙烯、四氟乙烯等按一定比例共聚,可制取具有超高耐熱、超低流阻、耐腐蝕、耐溶劑性的氟橡膠。
六氟丙烯與四氟乙烯共聚,即可得到聚全氟乙丙烯(FEP),相比于PTFE,F(xiàn)EP不僅擁有可熔融加工的顯著特點(diǎn),還具有優(yōu)良的介電性能、電絕緣性能、耐化學(xué)溶劑性、阻燃性能、耐高低溫性能,可以在-80℃~200℃溫度下長期使用。
(圖示為FEP應(yīng)用領(lǐng)域)
FEP在電線電纜中的用途比較廣泛,目前附加值比較高的用途有:網(wǎng)絡(luò)線、極細(xì)同軸線、信號傳輸線、電子線、屏蔽線、發(fā)泡線纜等,需求量還在不斷擴(kuò)大。
六氟丙烯經(jīng)過氧化反應(yīng)可制得全氟環(huán)氧丙烷(HFPO)。HFPO作為一個重要的含氟中間體,主要用于合成高檔的含氟功能化合物,如全氟聚醚、可熔性聚四氟乙烯、全氟丙酮等。
其中,全氟聚醚是軍事、航天等高端領(lǐng)域常用的特種潤滑材料;此外,作為唯一能夠抵抗130℃下六氟化鈾腐蝕的材料,全氟聚醚被大量應(yīng)用于核工業(yè)。而可熔性聚四氟乙烯,即PFA,是目前半導(dǎo)體行業(yè)需求量較大的氟塑料,價格通常是聚四氟乙烯的三倍左右。
六氟丙烯經(jīng)氫氟化反應(yīng)而得的七氟丙烷是一種以化學(xué)滅火為主,兼有物理滅火作用的潔凈氣體滅火劑,由于其ODP值為零,不會對大氣臭氧層構(gòu)成威脅。隨著哈龍的禁用,七氟丙烷的需求量也在逐漸增大。由于它無色、無味、不導(dǎo)電、不污染被保護(hù)對象,常常被用于撲滅精密設(shè)施、電器火災(zāi)。
此外,七氟丙烷作為醫(yī)用氣溶膠也有廣泛的市場。
六氟丙烯與多羥基甲酸或鹵代羧酸酯反應(yīng)可制得不同用途的氟表面活性劑。六氟丙烯的三聚體與苯酚反應(yīng),再與陰、陽或非離子親水基作用可制得各種氟系表面活性劑。
(含氟表面活性劑通常具有荷葉效應(yīng))
六氟丙烯目前工業(yè)化的生產(chǎn)反應(yīng),轉(zhuǎn)化率不高,并且反應(yīng)復(fù)雜,具有很大的優(yōu)化空間。同時,六氟丙烯是非常重要的含氟單體,應(yīng)用領(lǐng)域多,許多產(chǎn)品如:全氟聚醚、醫(yī)藥中間體等附加值都非常高,值得鉆研。
最后,附上六氟丙烯的主要用途示意圖,方便各位查閱。