stringtranslate.com

Тетрафторэтилен

Тетрафторэтилен ( ТФЭ ) представляет собой фторуглерод с химической формулой C 2 F 4 . Это простейший перфторированный алкен . Этот газообразный вид используется в основном при промышленном получении фторполимеров .

Впервые о нем было сообщено как о «тетрафториде диуглерода» в 1890 году. [2]

Характеристики

Тетрафторэтилен — синтетический бесцветный газ без запаха, нерастворимый в воде. Как и все ненасыщенные фторуглероды, он подвержен нуклеофильной атаке. Он неустойчив к разложению на углерод и тетрафторид углерода ( CF
4) и склонны к образованию взрывоопасных перекисей при контакте с воздухом. [3] [4]

Промышленное использование

Полимеризация тетрафторэтилена дает полимеры политетрафторэтилена (ПТФЭ), такие как тефлон и флюон . ПТФЭ — одна из двух фторуглеродных смол, полностью состоящих из фтора и углерода. Другая смола, состоящая исключительно из углерода и фтора, представляет собой сополимер ТФЭ с обычно 6–9% гексафторпропена (ГФП), который известен как ФЭП (фторированный сополимер этилена и пропилена). ТФЭ также используется при получении многочисленных сополимеров, которые также включают водород и/или кислород, включая как фторопласты, так и фторэластомеры . Типичные фторопласты на основе ТФЭ включают ЭТФЭ, чередующийся сополимер с этиленом в соотношении 1:1, и ПФА, который представляет собой статистический сополимер, аналогичный ФЭП, но с небольшим количеством перфторалкилвинилового эфира (ПАВЭ), а не ГФП. DuPont использует в основном перфтор(метилвиниловый эфир), тогда как Daikin использует в основном перфтор(пропилвиниловый эфир) при производстве PFA. Существует множество других фторполимеров, которые содержат тетрафторэтилен, но обычно не более 50% по массе.

Производство

ТФЭ производится из хлороформа . [5] Хлороформ фторируется в результате реакции с фтористым водородом с образованием хлордифторметана (R-22). Пиролиз хлордифторметана (при 550–750 ° C) дает ТФЭ с дифторкарбеном в качестве промежуточного продукта.

CHCl 3 + 2 HF → CHClF 2 + 2 HCl
2 CHClF 2 → C 2 F 4 + 2 HCl

Альтернативно его можно получить пиролизом фтороформа (который также получают из хлороформа и HF):

2 Швейцарских франка 3 → С 2 Ж 4 + 2 Швейцарских франка

Лабораторные методы

Удобным и безопасным методом получения ТФЭ является пиролиз натриевой соли пентафторпропионовой кислоты : [6]

C 2 F 5 CO 2 Na → C 2 F 4 + CO 2 + NaF

Реакция деполимеризации – вакуумный пиролиз ПТФЭ при 650–700 °C (1200–1290 °F) в кварцевом сосуде – представляет собой традиционный лабораторный синтез ТФЭ. Однако этот процесс сложен, поскольку необходимо уделять внимание давлению, а также избегать использования перфторизобутилена. Полимер ПТФЭ растрескивается , и при давлении ниже 5  Торр (670  Па ) получается исключительно C 2 F 4 . При более высоких давлениях смесь продуктов содержит гексафторпропилен и октафторциклобутан . [7]

Реакции

Тетрафторэтилен – это реакционноспособная молекула, которая участвует во множестве реакций. Благодаря наличию четырех фторсодержащих заместителей его реакции сильно отличаются от поведения обычных алкенов, таких как этилен . Тетрафторэтилен димеризуется с образованием октафторциклобутан . Даже обычные алкены и диены присоединяют тетрафторэтилен по схеме [2+2]. 1,3-Бутадиен дает 3-винил-1,1,2,2-тетрафторциклобутан. [8]

Безопасность

Основная опасность, связанная с ТФЭ, — это взрыв, особенно при наличии кислорода. ТФЭ реагирует с кислородом при низких температурах с образованием взрывоопасного оксида, [3] детонации которого обычно достаточно, чтобы вызвать взрывное разложение ТФЭ до C и CF 4 . [9] Взрывы также могут быть вызваны адиабатическим сжатием, если с ТФЭ обращаться под высоким давлением, что обычно происходит в промышленных условиях. Если ТФЭ под давлением попадает в сосуд или трубопровод при более низком давлении, то атмосфера в сосуде будет сжиматься ТФЭ, вызывая его нагрев, потенциально до такой степени, что это может привести к взрыву ТФЭ. Известно, что это приводило к взрывам. [10] В промышленности трубопроводы промываются азотом под давлением перед введением ТФЭ, чтобы исключить кислород и предотвратить адиабатическое сжатие.

ТФЭ является алкилирующим агентом , хотя и слабым, и поэтому считается канцерогеном. LD 50 (крыса, ингаляция) = 40 000 ppm. [11]

Влияние на здоровье

Международное агентство по изучению рака классифицирует ТФЭ как вероятно канцерогенный для человека на основании исследований на животных. [12]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Информация о рейтинге опасности для огненных алмазов NFPA» . Архивировано из оригинала 28 февраля 2015 г. Проверено 15 марта 2015 г.
  2. ^ К. Шабри «Общий метод получения фторидов углерода» в журнале Химического общества, Лондон. (1890). Великобритания: Химическое общество.
  3. ^ Аб Гоццо, Ф.; Камаджи, Г. (январь 1966 г.). «Реакции окисления тетрафторэтилена и их продуктов — I». Тетраэдр . 22 (6): 1765–1770. дои : 10.1016/S0040-4020(01)82248-1.
  4. ^ ПабХим. «Тетрафторэтилен». pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 25 сентября 2023 г.
  5. ^ Зигемунд, Гюнтер; Швертфегер, Вернер; Фейринг, Эндрю; Умный, Брюс; Бер, Фред; Фогель, Гервард; МакКьюсик, Блейн; Kirschtitle = Соединения фтора, органические, эксперт (2016). Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a11_349.pub2. ISBN 978-3527306732.
  6. ^ Геркулес, Дэниел А.; Пэрриш, Кэмерон А.; Сэйлер, Тодд С.; Тайс, Кевин Т.; Уильямс, Шейн М.; Лоури, Лорен Э.; Брэди, Майкл Э.; Кауард, Роберт Б.; Мерфи, Джастин А.; Привет, Тревин А.; Скавуццо, Энтони Р.; Раммлер, Люси М.; Бернс, Эмори Г.; Мацнев, Андрей В.; Фернандес, Ричард Э.; Макмиллен, Колин Д.; Трэшер, Джозеф С. (2017). «Получение тетрафторэтилена пиролизом солей пентафторпропионата». Журнал химии фтора . 196 : 107–116. дои : 10.1016/j.jfluchem.2016.10.004 .
  7. ^ Р. Дж. Хунади и К. Баум (1982). «Тетрафторэтилен: удобный лабораторный препарат». Синтез . 39 (6): 454. doi :10.1055/s-1982-29830. S2CID  96276938.
  8. ^ Робертс, Джон Д.; Шартс, Клей М. (2011). «Производные циклобутана в результате реакций термического циклоприсоединения». Органические реакции . стр. 1–56. дои : 10.1002/0471264180.или 012.01. ISBN 978-0471264187.
  9. ^ Фабио, Ферреро; Роберт, Зепс; Мартин, Клюге; Фолькмар, Шреде; Том, создатель шпор (апрель 2013 г.). «Взрывное разложение тетрафторэтилена: крупномасштабные испытания и моделирование». Химико-технологические операции . 31 : 817–822. дои : 10.3303/CET1331137.
  10. ^ Реза, Али; Кристиансен, Эрик (март 2007 г.). «Пример взрыва ТФЭ на предприятии по производству ПТФЭ». Прогресс в области технологической безопасности . 26 (1): 77–82. дои :10.1002/прс.10174. S2CID  110305024.
  11. ^ Профиль веществ NIH для ТФЭ.
  12. ^ «Террафторэтилен» (PDF) . Международное агентство по исследованию рака . Проверено 20 мая 2020 г.

Внешние ссылки