一种全氟醚酸中含氢杂质的含量检测方法与流程

专利检索2026-08-24  20


本发明属于化学分析,具体涉及一种全氟醚酸中含氢杂质的含量检测方法。


背景技术:

1、在氟化工领域,全氟辛酸(pfoa)类化合物由于具有优异的表面活性功能,被成功用作四氟乙烯聚合及氟橡胶等高效能含氟聚合物生产中的重要分散剂已几十年。但由于pfoa难降解,对人类健康和生存环境造成影响,因此pfoa及直链全氟辛基(c-8)衍生物已经被禁用。

2、目前,已有企业将醚键引入全氟碳链的主链中,研制出数种类型的全氟醚酸,以替代pfoa及直链全氟辛基衍生物,并成功应用于氟聚合物的生产中。但在研发和生产过程中发现,全氟醚酸的表面活性功能并不完全与其纯度成正比关系,而是尤其与其中含有的痕量氢类杂质有负相关关系。微量的氢类有机物杂质易夺取聚合反应过程中形成的聚合物自由基上的电荷,阻断自由基生长,很大程度影响高分子量乳液粒子的形成,影响聚合乳液分子量性能和乳化性能。

3、在传统分析检测方法中,一般采用色谱、质谱等分析手段对杂质进行定性定量。但全氟醚酸中的杂质含量极低,种类多,且杂质中大部分为全氟化合物,在生产过程中,含氢类杂质与全氟类杂质控制指标相差很大,甚至达到1-2个数量级的差距,而全氟类杂质并非对生产过程产生重大影响的杂质,需要对含氢杂质进行定向检测筛查。因此,在杂质含量极低,种类多的全氟醚酸体系中,难以应用色谱、质谱等传统方法开展大批量检测和质量评测。

4、因此,在本领域亟待研究一种能够对全氟醚酸中痕量含氢杂质进行定量检测的方法。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种全氟醚酸中含氢杂质的含量检测方法。该方法能够对全氟醚酸中的痕量含氢杂质进行定量分析,解决色谱、质谱等传统方法难以准确定量检测含量极低的含氢杂质的问题。

2、为达此目的,本发明采用以下技术方案:

3、本发明提供一种全氟醚酸中含氢杂质的含量检测方法,所述检测方法包括如下步骤:

4、分别对氘代试剂和全氟醚酸的氘代试剂溶液进行1h核磁检测,分别得到1h核磁谱图a和1h核磁谱图b;

5、测定所述谱图b中化学位移不同于所述谱图a的峰的积分面积;

6、根据如下公式计算得到全氟醚酸中含氢杂质的摩尔含量n:

7、n=(s1/3+s2/2+s3)/(s1/3+s2/2+s3+s4);

8、其中,s1为化学位移(δ)为0~2ppm的峰的积分面积总和,s2为化学位移为2~4ppm的峰的积分面积总和,s3为化学位移为4~10ppm的峰的积分面积总和,s4为化学位移为10~16.5ppm的峰的积分面积总和。

9、上述δ=0~2ppm的峰归属于杂质中的-ch3*;δ=2~3ppm的峰归属于杂质中的-ch2*;δ=3~4ppm的峰归属于杂质中的-o-ch2*;δ=4~10ppm的峰归属于游离的-o-ch*-等单氢基团;δ=10~16.5ppm(s,j=0)的峰归属于全氟醚酸中的-cooh*。谱图a和谱图b中同时出现的峰归属于氘代试剂和氘代试剂中带入的含氢杂质,在对谱图b的峰进行处理时不予积分,只对谱图b中其他化学位移处的峰进行积分。

10、全氟醚酸中f原子的吸电性强,它比h原子更加容易与c结合,且程度强很多,所以全氟醚酸中极少含有含氢杂质,本发明正是检测这些极少的含氢杂质。由于全氟醚酸的上述特殊性,可认为含氢杂质中的含氢基团数量很少,绝大部分杂质化合物中只有一个含氢基团,因此可以近似认为各杂质峰的积分面积与含氢基团中的氢原子数量之比与含氢杂质的摩尔量成等比关系,从而通过上述公式即可计算出含氢杂质在全氟醚酸样品中的摩尔含量。

11、在本发明一些实施方式中,所述氘代试剂为氘代二甲基亚砜。

12、在本发明一些实施方式中,所述氘代试剂和全氟醚酸的氘代试剂溶液的核磁检测条件相同。

13、在本发明一些实施方式中,所述全氟醚酸的氘代试剂溶液中,全氟醚酸的浓度为0.1mg/ml~10mg/ml,例如0.1mg/ml,0.2mg/ml,0.3mg/ml,0.5mg/ml,0.8mg/ml,1.0mg/ml,1.5mg/ml,2.0mg/ml,2.5mg/ml,3.0mg/ml,3.5mg/ml,4.0mg/ml或5.0mg/ml。

14、在本发明一些实施方式中,所述检测方法还包括预处理步骤,所述预处理步骤包括:在进行所述1h核磁检测之前,向核磁管中通入氟气进行氟化处理。

15、通入氟气的目的是将核磁管中可能存在的痕量含氢杂质进行全氟化处理,以免对核磁检测产生干扰。

16、在本发明一些实施方式中,所述预处理步骤包括:在进行所述1h核磁检测之前,将核磁管清洗,干燥,然后通入氟气进行氟化处理,再通入氮气置换出多余的氟气。

17、在本发明一些实施方式中,所述干燥的步骤为:在80-100℃(例如可以是80℃、82℃、85℃、88℃、90℃、92℃、95℃、98℃或100℃等)真空干燥箱中静置3-5小时烘干至质量无变化。

18、在本发明一些实施方式中,所述氟气的流速为3-8ml/min;例如可以是3ml/min、3.5ml/min、4ml/min、4.5ml/min、5ml/min、5.5ml/min、6ml/min、6.5ml/min、7ml/min、7.5ml/min或8ml/min等。

19、在本发明一些实施方式中,所述通入氟气的时间为5min。

20、在本发明一些实施方式中,所述氮气的流速为20-30ml/min;例如可以是20ml/min、21ml/min、22ml/min、23ml/min、24ml/min、25ml/min、26ml/min、27ml/min、28ml/min、29ml/min或30ml/min等。

21、在本发明一些实施方式中,所述通入氮气的时间为5-10min;例如可以是5min、6min、7min、8min、9min或10min等。

22、在本发明一些实施方式中,所述预处理步骤包括:

23、将核磁管清洗干净后,在80-100℃真空干燥箱中静置3-5小时烘干至质量无变化;然后以3-8ml/min的流速向所述核磁管中通入氟气,保持5min-10min;再以20-30ml/min的流速向所述核磁管中通入氮气,保持5-10min,以置换出多余的氟气。

24、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

25、本发明提供的方法能够对全氟醚酸中的痕量含氢杂质进行定量分析,达到准确定量检测的目的。解决了色谱、质谱等传统方法难以准确定量检测含量极低的含氢杂质的问题。



技术特征:

1.一种全氟醚酸中含氢杂质的含量检测方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于,所述氘代试剂为氘代二甲基亚砜。

3.根据权利要求1或2所述的检测方法,其特征在于,所述氘代试剂和全氟醚酸的氘代试剂溶液的核磁检测条件相同。

4.根据权利要求1-3任一项所述的检测方法,其特征在于,所述全氟醚酸的氘代试剂溶液中,全氟醚酸的浓度为0.1mg/ml~10mg/ml。

5.根据权利要求1-4任一项所述的检测方法,其特征在于,所述检测方法还包括预处理步骤,所述预处理步骤包括:在进行所述1h核磁检测之前,向核磁管中通入氟气进行氟化处理。

6.根据权利要求5所述的检测方法,其特征在于,所述预处理步骤包括:在进行所述1h核磁检测之前,将核磁管清洗,干燥,然后通入氟气进行氟化处理,再通入氮气置换出多余的氟气。

7.根据权利要求6所述的检测方法,其特征在于,所述干燥的步骤为:在80-100℃真空干燥箱中静置3-5小时烘干至质量无变化。

8.根据权利要求6所述的检测方法,其特征在于,所述氟气的流速为3ml/min-8ml/min;

9.根据权利要求6所述的检测方法,其特征在于,所述氮气的流速为20ml/min-30ml/min;

10.根据权利要求5-9任一项所述的检测方法,其特征在于,所述预处理步骤包括:


技术总结
本发明提供了一种全氟醚酸中含氢杂质的含量检测方法。所述方法包括如下步骤:分别对氘代试剂和全氟醚酸的氘代试剂溶液进行1H核磁检测,分别得到1H核磁谱图A和1H核磁谱图B;测定所述谱图B中化学位移不同于所述谱图A的峰的积分面积;根据公式计算得到全氟醚酸中含氢杂质的摩尔含量。本发明提供的方法能够对全氟醚酸中的痕量含氢杂质进行定量分析,解决色谱、质谱等传统方法难以准确定量检测含量极低的含氢杂质的问题。

技术研发人员:宋亦兰,李慧,刘波,钟子强,邢华艳,肖忠良,郭澎湃
受保护的技术使用者:中昊晨光化工研究院有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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