CN1181368A - 五氟乙烷的稳定方法 - Google Patents
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Abstract
为了避免含有烯烃的F125中生成酸度,往F125中加入自由基捕集剂和/或酸度捕集剂。
Description
本发明涉及HFC(氢氟碳)领域,更具体地,本发明的内容是一种五氟乙烷的稳定方法,五氟乙烷在本技术领域中称为F125,作为CFC的替代品,五氟乙烷的基本应用领域是低温致冷。
在文献中描述了用各种不同的方法能够获得F125,如全氯乙烯氟化或含氟衍生物中一种衍生物的氟化,和五氯乙烷氢解(F115)。纯的F125是一种非常稳定的化合物,在正常的合成条件下、在储存和使用时(T<500℃)都不会发生任何转化或分解。但是,获得一种高纯度的F125是不容易的,无论使用的合成方式如何,这种产品从主要杂质来说不仅含有F115,还含有各种或多或少有毒的烯烃,这些烯烃,特别是氧三氟乙烯(F1113)是很难与F125分离的。
由在PAFTT III(交互氟碳毒性试验计划)范围内所进行的F125毒理研究确定了F125产品的纯度规格。对于大多数烯烃来说(F1111、F1113、F1114……),根据其含量为0-1000ppm的毒性确定它们中的每一种的规格。于是,如PFIB(全氟异丁烯)之类的非常毒的烯烃,其允许浓度明显地低于ppb。相反地,对于低毒的烯烃,其规格明显地不严格,可以达到几百ppm。
当使用传统的F125合成方法(氟化、氢解)时,这些烯烃规格一般是很容易达到的。但是,这些烯烃中某些烯烃难于通过简单蒸馏从F125中分离出去,这就是为什么在市售的产品中经常可以发现它们的存在,尤其是F1113的存在。实际上,根据供应商,市售F125的F1113含量在5-90ppm之间,往往是20-80ppm。
直到现在,HFC的稳定作用似乎不必要,如1,1-二氯-1-氟乙烷(F141b)和1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷(F123)之类的HCFC(氢氯氟碳)的稳定作用才有意义。于是,在FR 2 682 377专利中描述了用含有至少4个碳原子的烯属烃使含有微量1,1-二氯乙烯(F1130a)的F141b稳定;在EP539719专利中要求保护使用α-甲基苯乙烯或硝基甲烷使F141b稳定的权利。在多元醇存在下在泡沫中使用F123和/或F123a时为了抑制它们的降解,EP 508 449专利建议添加如硝基甲烷之类的含硝基的稳定剂。WO92/7559专利申请要求保护用苯酚、芳族化合物或环氧化物稳定F123的权利。
现在发现在市售的F125中某些低含量烯烃在氧存在下被分解。甚至在与F125通常的储存或使用条件(室温、封闭系统)相比的非常温和的条件下都可能发生这种分解反应,这表现在酸度的存在,导致F125不符合规格。
为了避免生成酸度并因此限制以F125为主要成分的致冷混合物运行的材料的降解危险,全部除去F125中的烯烃是一种先天的富于魅力的解决办法;但是采用蒸馏方法全部除去F125中的F1113是困难的,甚至是不可能的。因为必须求助于化学处理或物理纯化作用,所以以一个昂贵的补充纯化步骤为条件才可能达到F125中“零烯烃”的目标。
根据本发明,在含有烯烃的F125中添加足够量的至少一种自由基捕集剂和/或酸度捕集剂就可解决这个问题。事实上很明显,这种添加能够持久地、不太贵地使F125稳定。
添加限制链的自由基反应的自由基捕集剂能够避免烯烃分解。另外一方面,添加酸度捕集剂可避免随酸度生成而自动加速其分解反应。这样,F125仍在中性pH,存在的烯烃分解反应,特别是F1113的分解反应降至最小,甚至没有。
作为自由基捕集剂,非限制性地可以使用具有共轭双键系统的分子,例如像芳族化合物、二烯和吡咯衍生物。作为这样一些化合物的非限制实例,可以提到苯乙烯、α-甲基苯乙烯、苯酚、4-甲氧基苯酚(EMHQ)、丁二烯、异戊二烯、3-甲基-1,2-丁二烯、1,3-戊二烯、萜和N-甲基吡咯。
酸度捕集剂非限制性地选自于胺和环氧化物。作为胺的实例,可以提及三乙基胺和三丁基胺,作为环氧化物,可以提及环氧丁烷和1,2-环氧己烷。
在上述的稳定剂中,更特别优选使用α-甲基苯乙烯、环氧丁烷、三乙基胺、三丁基胺、异戊二烯或EMHQ。
F125中待添加的稳定剂量很显然取决于待处理F125烯属杂质的含量。因此,稳定剂的量可以从几十ppm到百分之几。一般地,添加稳定剂的量,以摩尔当量表示相应于如下比例:稳定剂/F125中烯烃为0.05-5,优选地0.1-2。这样,对于烯烃总含量一般大大低于500ppm(重量)的市售F125来说,添加0.1%(重量)稳定剂就完全足够了。
这种稳定剂可以直接在生产设备的储存槽中,或者调节时加到F125中。为了避免任何分解的危险,往储存槽充惰性气体(inerte),从装填这些储存槽起就加一种或多种稳定剂是可取的。
下面实施例说明本发明,而不限制其发明。
实施例1-8
在一根密封管(体积:8毫升)中,加入1.5克F125、500ppmF1113、表中列出的稳定剂的量(实施例6和7是在没有稳定剂的条件下进行的)和以F125计5%摩尔空气(实施例7是在没有空气和稳定剂的条件下进行的)。
每根管在80℃保存48小时。在这个时间之后,将该密封管在液氮温度下冷却,与一个预先抽真空的钢瓶(体积:20毫升)连接,并保持在液氮温度下。然后将管的上端断开,再缓慢加热其管,直到达到室温,以便用金属试样捕集回收这些气体。
这样,用这种试样回收了1.5克气体,然后用气相色谱法分析这些气体。得到的这些结果汇集在下表中。
实施例1-5表明,一种稳定剂的存在抑制F1113的分解,并出现酸度,尽管条件足够的严格(80℃)也是如此。实施例6表明添加一种稳定剂是必要的,实施例7表明空气是烯烃分解和出现酸度的原因。
实施例 | 空气% | 稳定剂 | 实验后F1113的含量 | |
无 | 量 | |||
1 | 5 | 环氧乙烷 | 0.7毫克466ppm | 500ppm |
2 | 5 | α甲基苯乙烯 | 0.6毫克400ppm | 500ppm |
3 | 5 | 三丁基胺 | 0.8毫克533ppm | 500ppm |
4 | 5 | 三乙基胺 | 0.4毫克266ppm | 500ppm |
5 | 5 | EMHQ | 0.3毫克200ppm | 500ppm |
对比6 | 5 | 无 | - | 40ppm |
对比7 | 0 | 无 | - | 500ppm |
对比8 | 5 | 硝基甲烷 | 0.3毫克200ppm | 400ppm |
实施例9和10
仅含有14ppmF1113的市售F125在空气存在[以F125计5%(体积)]下在室温中保存30天。
在实施例9的F125中,添加25ppm三乙基胺,而实施例10使用不含稳定剂的F125。
在储存30天后,已稳定的F125(实施例1)未显示出产品有任何的变化,而对于实施例10,表明F1113含量降低(从14ppm到1ppm),出现酸度(以HCl表示为16.5毫克/升)。
Claims (7)
1、含有烯烃的五氟乙烷(F125)的稳定方法,其特征在于在F125中添加足够量的至少一种自由基捕集剂和/或酸度捕集剂。
2、根据权利要求1所述的含有全卤代烯烃的F125稳定方法。
3、根据权利要求1所述的含有氯三氟乙烯(F1113)的F125稳定方法。
4、根据权利要求1-3中任一权利要求所述的方法,其中以摩尔当量表示的所述的量相应于稳定剂/烯烃比为0.05-5,优选地为0.1-2。
5、根据权利要求1-4中任一权利要求所述的方法,其中自由基捕集剂选自于具有一个共轭双键系统的分子。
6、根据权利要求5所述的方法,其中使用α甲基苯乙烯、4-甲氧基苯酚或异戊二烯。
7、根据权利要求14中任一权利要求所述的方法,其中酸度捕集剂选自于胺和环氧化物,优选地选自于三乙基胺、三丁基胺和环氧乙烷。
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