[其他]聚一氟化碳合成方法

無效

• 申請號: 88105518
• 申請日: 1988-05-10
• 公開（公告）號: CN88105518A
• 公開（公告）日: 1988-12-14
• 發明（設計）人: 衛才霆;張明;王雨村
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海有機化學研究所開發公司
• 主分類號: C07C19/08
• 分類號: C07C19/08
• 代理公司: 中國科學院上海有機化學研究所專利辦公室
• 代理人: 孫粹芳,鄔震中

本發明是屬于有機氟碳化合物的合成方法。

自本世紀七十年代末發現聚一氟化碳在制造氟/鋰高能電池中的應用后，該化合物已引起人們廣泛的興趣。用聚一氟化碳為原料的氟/鋰電池具有良好的低溫性能，穩定的放電性能及相當于普通電池8-10倍的能量密度，且貯存期長。此外，聚一氟化碳還能用作潤滑劑等應用。

聚一氟化碳的合成方法報道很多，據R.J.Lagow等報道[J.Chem.Soc.Dalton????Trans.12，1268（1974）]氟和石墨在攝氏600多度的高溫下反應生成聚一氟化碳。又據日本專利（J7518395，1975年）報道，采用稀釋氟氣與煅后焦在350℃溫度下反應合成聚一氟化碳。在上述已知合成方法中，碳原料是采用石墨或煅后焦，反應都是在較高溫度下進行，反應不安全，常易發生燃燒爆炸的危險，產率也較低。

為了克服上述已知合成方法的缺點，本發明目的是尋找一個產率高，反應條件溫和，容易控制，不發生燃燒爆炸現象的聚一氟化碳合成方法。

本發明聚一氟化碳的合成方法，是由氟氣和惰性氣體組成的原料混合氣，流經置于反應器內具有高活化性能的無定形焦炭，與之發生接觸反應，反應溫度為20-150℃，產物聚一氟化碳產率可達96%以上，反應時不發生燃燒爆炸等現象。

本發明方法是氟氣與惰性氣體以1∶1到1∶8的克分子比例，最佳克分子比例為1∶1到1∶5，進入混合器組成原料混合氣，經流量計計量進入反應器。反應溫度為20-150℃，最佳反應溫度為40-110℃，反應器為一反應管，由于反應溫度較低，因此反應管的材料可以是金屬或合金（例如鎳、銅、鐵、不銹鋼等），石英玻璃等。管內也可放有一個用相同材料制成的小舟，舟內均勻地鋪一薄層無定形焦炭粉。管外用電爐進行溫度調節。反應管中裝有一溫度測量管，管端應盡量接近焦炭粉層，以便在反應中能正確地測出反應溫度。

用于稀釋氟氣的惰性氣體可以是氮氣、二氧化碳、氬氣、氦氣、全氟化碳（碳從C₁-C₈）等。

無定形焦炭粉是具有高活化性能的無定形碳，如石油焦、煤焦、瀝青焦、炭黑等。其真比重為0.6-1.8及顆粒度為60-400目。

原料氟和焦炭的克分子比例是≥1，為了避免氟氣的浪費，最佳克分子比例為1-1.7。氟氣和惰性氣體的混合氣氣流以90-250毫升/分的流量流經反應管，與無定形焦炭粉發生接觸反應，反應時間為2-15小時。反應的尾氣通過堿性吸收劑（氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液）除去有毒成份后即放空。反應產物聚一氟化碳的氟碳比為0.8-1.25。當氟碳比為0.8到小于1時，產物為黃白色固體，當氟碳比為1-1.25時，產物為白色固體，但同樣都能用于制造氟/鋰高能電池，其差別在于前者的能量密度較后者的稍低些，因此產物的氟碳比最佳是≥1。

本發明聚一氟化碳合成方法的優點是反應溫度較低，條件溫和易控制，無燃燒爆炸的危險，安全可靠，設備簡單，成本較低，產率可高達96%以上。

為了更好地理解本發明，現舉例如下：

實例1

稱取12克顆粒度為80-150目，比重為1.6的無定形焦炭粉鋪在小舟內，裝入反應器中，將反應器抽真空，電爐溫度控制130℃，關上真空閥門。28.5克氟以氟與氮克分子比為1∶5的比例混合成原料混合氣，以150毫升/分的流量通入反應器，與無定型焦炭粉發生接觸反應，反應11.2小時后得產物白色固體聚一氟化碳32克，其氟碳比為1.05，產率為100%。

實例2

稱取12克顆粒度為200-250目，比重為1.2的無定形焦炭粉鋪在小舟內，裝入反應器中，將反應器抽真空，電爐溫度控制60℃，關上真空閥門。21克氟以氟與氦克分子比為1∶2的比例混合成原料混合氣，以120毫升/分的流量通入反應器，與無定形焦炭粉發生接觸反應，反應5.2小時后，得產物白色固體聚一氟化碳31克，其氟碳比為1.0，產率為100%。

實例3

稱取24克顆粒度為150-200目，比重為1.5的無定形焦炭粉鋪在小舟內，裝入反應器中，將反應器抽真空，電爐溫度控制100℃，關上真空閥門。45.6克氟以氟與氮克分子比為1∶1的比例混合成原料混合氣，以90毫升/分的流量通入反應器，與無定形焦炭粉發生接觸反應，反應10小時后，得產物白色固體聚一氟化碳62.8克，其氟碳比為1.08，產率為96.6%。

實例4

稱取12克顆粒度為350-400目，比重為0.8的無定形焦炭粉鋪在小舟內，裝入反應器中，將反應器抽真空，電爐溫度控制30℃，關上真空閥門。21克氟以氟與四氟化碳克分子比為1∶2的比例混合成原料混合氣，以180毫升/分的流量通入反應器，與無定形焦炭粉發生接觸反應，反應3.4小時后，得產物黃白色固體一氟化碳30.2克，其氟碳比為0.96，產率為100%。