[发明专利]一种全氟聚醚磷酸酯化合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种全氟聚醚磷酸酯化合物及其制备方法和应用。该化合物的结构如式(I)所示，其制备方法包括：先将磷化试剂、1,4‑对苯二甲醇在溶剂中反应得到中间体，然后将所述中间体与全氟聚醚酰氟在缚酸剂存在下于溶剂中反应得到全氟聚醚磷酸酯化合物。本发明制备的全氟聚醚磷酸酯化合物，其作为表面防护剂处理金属以及金属氧化物基材时，能够赋予基材优异的防水防油、防污、耐摩擦、耐腐蚀等特性，并且该化合物在制备、使用过程中对环境污染小，符合绿色环保的要求。

技术领域

本发明涉及金属表面处理剂技术领域，具体涉及一种全氟聚醚磷酸酯化合物、其制备方法以及其作为金属防护剂的应用。

背景技术

金属表面被破坏、腐蚀或磨损后，会造成设备破坏、管道泄漏、产品污染等，以致酿成燃烧或爆炸等恶性事故以及资源和能源的严重浪费。另外，随着尖端科学和现代工业的发展，各工业部门越来越多地要求机械设备能在极端工况条件下长期、稳定地运行，这对机械设备表面防护材料的性能提出了更高的要求。因此，开发金属表面防护材料具有极其重要的意义。

目前，一般通过实施涂层或钝化方法对金属的表面进行防护，如在金属表面涂覆有机涂料或施加镀层如钝化、磷化处理。但是，传统的实施涂层用涂覆液存在如下缺陷：第一，使用时需要与多种助剂进行复配，操作复杂，步骤繁琐；第二，在使用过程中形成的膜层和金属体的附着力弱，容易脱离，膜层结构不够致密，对金属的防护效率较低；第三，部分涂覆液在生产和使用过程中会产生废水，造成污染环境。

含氟聚合材料中氟的强的电负性、高的C-F键能和氟对碳链的屏蔽作用等特征赋予氟碳聚合物突出的耐热性、耐候性、憎水憎油性，优越的抗化学腐蚀和抗溶剂侵蚀的能力，以及很低的表面自由能，因此，含氟聚合材料是非常优秀的金属表面防护材料。

发明内容

针对现有技术中传统金属表面防护剂存在的不足，本发明提供一种全氟聚醚磷酸酯化合物，其作为表面防护剂处理金属以及金属氧化物基材时，能够赋予基材优异的防水防油、防污、耐摩擦、耐腐蚀等特性，并且该化合物在制备、使用过程中对环境污染小，符合绿色环保的要求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种全氟聚醚磷酸酯化合物，结构如式(I)所示：

其中，Rf为n为1～60的整数，优选的n为6～20的整数；a、b为0～3的正整数，且a+b＝3，a≥1。

另一方面，本发明还提供上述全氟聚醚磷酸酯化合物的制备方法，包括以下步骤：

1)将磷化试剂和1,4-对苯二甲醇混合，搅拌反应，得到中间体；

2)将全氟聚醚酰氟、步骤1)得到的中间体、缚酸剂和溶剂B混合，搅拌反应，得到全

氟聚醚磷酸酯化合物。

其中，步骤1)中所述中间体的结构如式(II)所示：

其中，a、b为0～3的正整数，且a+b＝3，a≥1。

进一步的，步骤1)中所述磷化试剂选自三氯氧磷、五氧化二磷、焦磷酸和磷酸中的一种。

当所述磷化试剂为三氯氧磷时，所述搅拌反应之后，需要加入2～3倍三氯氧磷摩尔量的去离子水，维持所述搅拌反应的温度继续反应，所述继续反应的时间为0.5～1h。

进一步的，步骤1)中所述搅拌反应可以在无溶剂或溶剂A下进行，所述溶剂A选自四氢呋喃、二氯甲烷、四氯化碳、二恶烷、三氟三氯乙烷、甲基叔丁基醚、水中的一种或至少两种的组合。

进一步的，步骤1)中所述磷化试剂与1,4-对苯二甲醇的摩尔比为1:1～10，优选的为1:1～5，特别优选的为1:1～2。