本发明涉及全氟化物技术领域，具体为一种全氟丁基磺酸钾的制备工艺。
背景技术：
全氟丁基磺酸钾亦称为全氟正丁磺酸钾，分子式为：c4f9so3k，常温下为银白色有光泽的晶体，它具有热稳定性、无毒、无味、不燃烧等特点，是一种性能良好抗静电剂。
全氟丁基磺酸钾是由全氟丁磺酰氟在氢氧化钾水溶液中加热碱解得到的，因而全氟丁磺酰氟是制备全氟丁基磺酸钾的关键，而现有的全氟丁磺酰氟一般以丁磺酰氯为原料制得，而丁磺酰氯市场上无供应来源，往往需要自己合成，其合成工艺线路长，设备费用大，需要大量使用溶剂和催化剂，使得丁磺酰氯产品成本高，进而使得制备全氟丁基磺酸钾的成本高。
技术实现要素：
(一)解决的技术问题
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种全氟丁基磺酸钾的制备工艺，解决了上述的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种全氟丁基磺酸钾的制备工艺，包括以下步骤:
一、电解氟化环丁烯砜制备全氟丁基磺酰氟粗品：
(1)备一个容积为10l、100a的电解槽及槽盖，电解槽放置有电极板组；
(2)向电解槽内加入8kg无水氟化氢，降温至0℃左右，从槽盖加料口倒入环丁烯砜，加入量约800g左右；
(3)接通220v电源，向100a可控硅整流供电，控制电压5.0～6.5v，电流30～40a，电流密度为0.008～0.01a/cm2，槽内温度0～5℃进行电解，电解得到全氟丁基磺酰氟粗品和氢气、低碳氟烃等气体；
二、全氟丁基磺酰氟粗品提纯：从电解槽底放出的步骤一得到的全氟丁基磺酰氟粗品先经5％碳酸氢钠水洗去除有利的氢氟酸，然后在填料塔中常压精馏，收取64-65℃的馏分，得到提纯的全氟丁基磺酰氟；
三、全氟丁基磺酰氟与氢氧化钾水溶液加热碱解制备全氟丁磺酸钾：
s1、在带有电动搅拌器、恒压滴定器并装有回流冷凝器、温度计的四口烧瓶内加50％的氢氧化钾水溶液，然后加入氧化钙粉末、去离子水和乙醇，温度条件为70～80℃，搅拌均匀；
s2、由恒压滴定器向反应器中缓慢滴加步骤二提纯后的全氟丁磺酰氟，并且不时检测反应混合物的ph值，直至ph值达7～7.5为止；
s3、在50℃下静置2～4小时，然后将反应所得物料倒入过滤装置中，滤除反应生成的氟化钙沉淀，然后将滤液降温，滤饼送入通风干燥箱干燥，干燥温度为100～120℃，得到的银白色鳞片状结晶体即全氟丁磺酸钾。
优选的，所述全氟丁基磺酰氟的制备步骤为：将液态丁二烯、二氧化硫通入合成釜内混合均匀，并加入少量的阻聚剂对苯二酚，反应温度为100～110℃，压力为2～3mpa，得到环丁烯砜。
优选的，所述电解槽槽盖上有电解质加料口、阴、阳极接线柱、气相产物导出口，回流液相入口，槽侧面有无水氟化氢压入口和用聚全氟乙丙烯制成的液面计，槽底有液相电解产物放料阀，电极板组吊在槽盖上。
优选的，所述电极板组由7块镍阳极和8块铁阴极交替串在一起，电极板间隙为5mm，以ptfe为隔离绝缘垫，电极板外形尺寸为240x110mm、厚3mm。
优选的，在步骤一所述电解氟化环丁烯砜过程中需定期向电解槽中补入无水氟化氢和环丁烯砜。
优选的，所述电解得到的氢气、低碳氟烃等气体由槽盖上气相管导出，先经过1只通以－35c冷媒的回流冷凝器，使被气体挟带的绝大部分氟化氢液化回流，重新进入电解槽，其它气体进入缓冲器然后从底部进入pvc制水吸收塔，未被吸收的氢气及氟碳烃放空。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种全氟丁基磺酸钾的制备工艺，具备以下有益效果：
本方案以环丁烯砜为原料，在氟化氢中进行电解制得全氟丁基磺酰氟，再通过全氟丁基磺酰氟与氢氧化钾、氧化钙、水和乙醇的混合反应，达到全氟丁磺酸钾，其合工艺条件简便易行、产品收率高、产品质量好，且合成环丁烯砜的原料丁二烯易得、价格低廉，从而较现有技术本方案的全氟丁基磺酸钾的制备成本更低，适用于工业化生产。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一、电解氟化环丁烯砜制备全氟丁基磺酰氟粗品：
(1)备一个容积为10l、100a的电解槽及槽盖，电解槽放置有电极板组；
(2)向电解槽内加入8kg无水氟化氢，降温至0℃左右，从槽盖加料口倒入环丁烯砜，加入量约800g左右；
(3)接通220v电源，向100a可控硅整流供电，控制电压5.0～6.5v，电流30～40a，电流密度为0.008～0.01a/cm2，槽内温度0～5℃进行电解，电解得到全氟丁基磺酰氟粗品和氢气、低碳氟烃等气体；
分子式为：c4h6o2s 10hf→c4f9so2f 8h2↑；
二、全氟丁基磺酰氟粗品提纯：从电解槽底放出的步骤一得到的全氟丁基磺酰氟粗品先经5％碳酸氢钠水洗去除有利的氢氟酸，然后在填料塔中常压精馏，收取64-65℃的馏分，得到提纯的全氟丁基磺酰氟；
三、全氟丁基磺酰氟与氢氧化钾水溶液加热碱解制备全氟丁磺酸钾：
s1、在带有电动搅拌器、恒压滴定器并装有回流冷凝器、温度计的四口烧瓶内加50％的氢氧化钾水溶液，然后加入氧化钙粉末、去离子水和乙醇，温度条件为70～80℃，搅拌均匀；
s2、由恒压滴定器向反应器中缓慢滴加步骤二提纯后的全氟丁磺酰氟，并且不时检测反应混合物的ph值，直至ph值达7～7.5为止；
s3、在50℃下静置2～4小时，然后将反应所得物料倒入过滤装置中，滤除反应生成的氟化钙沉淀，然后将滤液降温，滤饼送入通风干燥箱干燥，干燥温度为100～120℃，得到的银白色鳞片状结晶体即全氟丁磺酸钾；
分子式为：
进一步的，全氟丁基磺酰氟的制备步骤为：将液态丁二烯、二氧化硫通入合成釜内混合均匀，并加入少量的阻聚剂对苯二酚，反应温度为100～110℃，压力为2～3mpa，得到环丁烯砜；
分子式为：
进一步的，电解槽槽盖上有电解质加料口、阴、阳极接线柱、气相产物导出口，回流液相入口，槽侧面有无水氟化氢压入口和用聚全氟乙丙烯制成的液面计，槽底有液相电解产物放料阀，电极板组吊在槽盖上。
进一步的，电极板组由7块镍阳极和8块铁阴极交替串在一起，电极板间隙为5mm，以ptfe为隔离绝缘垫，电极板外形尺寸为240x110mm、厚3mm。
进一步的，在步骤一电解氟化环丁烯砜过程中需定期向电解槽中补入无水氟化氢和环丁烯砜。
进一步的，电解得到的氢气、低碳氟烃等气体由槽盖上气相管导出，先经过1只通以－35c冷媒的回流冷凝器，使被气体挟带的绝大部分氟化氢液化回流，重新进入电解槽，其它气体进入缓冲器然后从底部进入pvc制水吸收塔，未被吸收的氢气及氟碳烃放空。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
1.一种全氟丁基磺酸钾的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
一、电解氟化环丁烯砜制备全氟丁基磺酰氟粗品：
(1)备一个容积为10l、100a的电解槽及槽盖，电解槽放置有电极板组；
(2)向电解槽内加入8kg无水氟化氢，降温至0℃左右，从槽盖加料口倒入环丁烯砜，加入量约800g左右；
(3)接通220v电源，向100a可控硅整流供电，控制电压5.0～6.5v，电流30～40a，电流密度为0.008～0.01a/cm2，槽内温度0～5℃进行电解，电解得到全氟丁基磺酰氟粗品和氢气、低碳氟烃等气体；
二、全氟丁基磺酰氟粗品提纯：从电解槽底放出的步骤一得到的全氟丁基磺酰氟粗品先经5％碳酸氢钠水洗去除有利的氢氟酸，然后在填料塔中常压精馏，收取64-65℃的馏分，得到提纯的全氟丁基磺酰氟；
三、全氟丁基磺酰氟与氢氧化钾水溶液加热碱解制备全氟丁磺酸钾：
s1、在带有电动搅拌器、恒压滴定器并装有回流冷凝器、温度计的四口烧瓶内加50％的氢氧化钾水溶液，然后加入氧化钙粉末、去离子水和乙醇，温度条件为70～80℃，搅拌均匀；
s2、由恒压滴定器向反应器中缓慢滴加步骤二提纯后的全氟丁磺酰氟，并且不时检测反应混合物的ph值，直至ph值达7～7.5为止；
s3、在50℃下静置2～4小时，然后将反应所得物料倒入过滤装置中，滤除反应生成的氟化钙沉淀，然后将滤液降温，滤饼送入通风干燥箱干燥，干燥温度为100～120℃，得到的银白色鳞片状结晶体即全氟丁磺酸钾。
2.根据权利要求1所述的一种全氟丁基磺酸钾的制备工艺，其特征在于：所述全氟丁基磺酰氟的制备步骤为：将液态丁二烯、二氧化硫通入合成釜内混合均匀，并加入少量的阻聚剂对苯二酚，反应温度为100～110℃，压力为2～3mpa，得到环丁烯砜。
3.根据权利要求1所述的一种全氟丁基磺酸钾的制备工艺，其特征在于：所述电解槽槽盖上有电解质加料口、阴、阳极接线柱、气相产物导出口，回流液相入口，槽侧面有无水氟化氢压入口和用聚全氟乙丙烯制成的液面计，槽底有液相电解产物放料阀，电极板组吊在槽盖上。
4.根据权利要求1所述的一种全氟丁基磺酸钾的制备工艺，其特征在于：所述电极板组由7块镍阳极和8块铁阴极交替串在一起，电极板间隙为5mm，以ptfe为隔离绝缘垫，电极板外形尺寸为240x110mm、厚3mm。
5.根据权利要求1所述的一种全氟丁基磺酸钾的制备工艺，其特征在于：在步骤一所述电解氟化环丁烯砜过程中需定期向电解槽中补入无水氟化氢和环丁烯砜。
6.根据权利要求1所述的一种全氟丁基磺酸钾的制备工艺，其特征在于：所述电解得到的氢气、低碳氟烃等气体由槽盖上气相管导出，先经过1只通以－35c冷媒的回流冷凝器，使被气体挟带的绝大部分氟化氢液化回流，重新进入电解槽，其它气体进入缓冲器然后从底部进入pvc制水吸收塔，未被吸收的氢气及氟碳烃放空。
技术总结