四氟乙烯的应用

背景及概述^[1][2]

四氟乙烯又称全氟乙烯。1933年Ruff首先发现。常温常压下为无色气体。无嗅。无味，氧气存在下燃烧时，生成四氟化碳和二氧化碳。在无氧状态下，加压，当温度达-20℃时，分解为四氟化碳及碳。自身可聚合生成聚四氟乙烯，也能和乙烯、氟丙烯、氟乙烯、乙烯基醚等共聚，生成含氟高分子聚合物，如塑料、橡胶、树脂等。也可与氯、溴、碘反应，生成相应的氟氯化物、氟溴化物及氟碘化物。本品与丙烯腈在150℃下反应，可制得2，2，3，3-四氟环丁烷二甲腈。

本品有毒，刺激眼睛，吸入后，引起呕吐，大鼠吸入毒性 LD₅₀为4000×10^-5/4h。生产方法主要是氯仿法。此法自1941年开始中间试验以来，一直是工业上普遍采用的方法。它首先由氯仿制得二氟一氯甲烷，后者再经热裂解，脱去氯化氢即得四氟乙烯。

热裂解时，二氟一氯甲烷预热到400℃后，与950～1000℃的过热蒸汽以 1.5～10的摩尔比混合，进入用抗腐蚀材料（如镀铂的镍管）制成的绝热反应器，温度700～900℃，压力0.01～0.2MPa，停留时间0.05～1s，转化率为75％～80％，四氟乙烯选择性可达90％～95％。副产物是六氟丙烯及链状或环状烃类全氟化物。反应气体经水洗和碱洗除去氯化氢后，经压缩、干燥、精馏、萃取等工序可得高纯度产品。

聚合级的四氟乙烯纯度必须高达99.9999％，几个ppm的杂质能使聚合物失去应用价值。在微量氧存在下，四氟乙烯形成过氧化物，并导致自发的聚合。为此，需在低温、隔绝空气并添加稳定剂（萜烯或三正丁胺）的条件下贮存。此外，四氟乙烯也可由四氟二氯乙烷在三氟化铝存在下催化脱氯而制得。

应用^[3][4]

四氟乙烯作为含氟聚合单体的一种，厂家一般不会直接销售，而是经过后续的聚合过程生产聚四氟乙烯（PTFE）、氟橡胶、其它新型热塑料、工程塑料等，或用于生产其它的氟单体如全氟丙烯以及灭火剂等。四氟乙烯是制造聚四氟乙烯塑料的重要原料，这种塑料耐高温、耐腐蚀；氟橡胶、氟树脂的单体；灭火剂及抑雾剂的原料；其他氟化物的原料。其应用举例如下：

1. 四氟乙烯合成二氟乙酸乙酯。

二氟乙酸乙酯是一种新型医药、农药合成的重要中间体，也是合成相应二氟醇的重要原料，同时也是某些链烷烃氯化或氧化烯聚合的溶剂。该产品不仅能生产一种含氟农药，而且能生产含氟农药的产品群。含氟农药中间体二氟乙酸乙酯的开发和商业化顺应含氟农药的开发和商业化，国内外需求量巨大，具有极广的市场前景。以四氟乙烯和乙醇为原料，先合成四氟乙基乙基醚，再以硫酸为催化剂，合成二氟乙酸乙酯。

2. 制备乙烯一四氟乙烯共聚物。

乙烯一四氟乙烯(ETFE)在保持了聚四氟乙烯(PTFE)优异的耐腐蚀、耐高温和耐大气老化性能 外，还具有聚乙烯(PE)可热塑加工特性，是一种理想的耐温防腐材料。同时，ETFE是最轻的含氟材料，具有良好的耐辐照 和高透光性能，其抗蠕变性较PTFE明显改善，因此，ETFE织物可作为建筑用纺织品、海洋业纺织品以及安全防护纺织品等广泛应用于各个领域。

为开发可用于苛刻环境下的工业用织物，以自制乙烯一四氟乙烯共聚物(ETFE)长丝为原料，通过加捻、合股工艺制备出织造所需的ETFE纱线，利用半自动织机成功将其织成平纹织物，所得织物幅宽为(300 4-2)mm，厚度为0.397 mm。利用万能拉伸机、织物透气量仪、平板式保温仪和织物耐磨仪等对纱线及其织物进行性能表征。

结果表明：ETFE织物透气率为562.1 mm/s，保温率为6.77％ ；ETFE织物具有优异的力学性能，其经向抗拉强度约为29.8 MPa，纬向强度为l9.7 MPa，低于经向；热定型处理后，ETFE织物的热收缩率明显改善，150℃ 以下无明显收缩，在200℃ 仅为6％ ；在经过90℃ 的浓硫酸和氢氧化钠溶液处理后断裂强度均无明显变化，表现出良好的耐酸碱腐蚀性，有望用作苛刻环境下的工业用布。

制备^[5]

由二氟氯甲烷在Ni-Cr催化剂存在下经高温热解制得：

主要参考资料

[1] 实用精细化工辞典

[2] 中国大百科全书（化工 卷）

[3] 张景海, 郭希刚, 陆飞, 等. 四氟乙烯合成二氟乙酸乙酯的研究[J]. 有机氟工业, 2017 (4): 24-26.

[4] 孙乐乐, 肖长发, 赵健, 等. 乙烯-四氟乙烯共聚物织物的制备及其性能[J]. 纺织学报, 2017, 38(05): 43-48.

[5] 化学词典