全磺酸樹脂（Nafion-H）是現(xiàn)在已知的最強固體超強酸，具有耐熱性能好、化學穩(wěn)定性和機械強度高等特點。全氟磺酸樹脂作為綠色固體酸催化劑，對許多反應(yīng)有較好的催化活性和選擇性。
基本概述
一般是將帶有磺基的全氟乙烯基醚單體與四氟乙烯進行共聚，得到全氟磺酸樹脂。由于分子中引入電負性最大的氟原子，產(chǎn)生強大的場效應(yīng)和誘導效應(yīng)，從而使其酸性劇增。與液體氟銻磺酸相比，用作催化劑時，易于分離，可反復使用。且腐蝕性小，引起公害少，選擇性好，容易應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。
全氟磺酸樹脂的三相微觀結(jié)構(gòu)如右圖，全氟磺酸樹脂是一種離聚物，形成一種有序的三相微觀結(jié)構(gòu)，其氟碳主鏈形成憎水的主體，磺酸基團成為親水的離子簇，介于這兩相之間是界面區(qū)。含水的離子簇分散在樹脂的基體中，離子簇之間以通道相連，離子和水分子可以通過離子簇之間的通道進行傳遞。
主要反應(yīng)
研究在95%乙醇中廢棄的全氟磺酸樹脂膜(簡稱PFSR)催化松香樹脂酸異構(gòu)化反應(yīng)，直接結(jié)晶分離松香酸的可行性。結(jié)果表明，在常壓加熱反應(yīng)條件下，PFSR能夠較好地催化松香樹脂酸的異構(gòu)化反應(yīng)；催化劑用量和反應(yīng)溫度對樹脂酸異構(gòu)化反應(yīng)速度和異構(gòu)反應(yīng)平衡溶液中樅酸相對含量有較大的影響；在松香質(zhì)量為，溶劑體積為20mL,PFSR用量為松香質(zhì)量的20%，反應(yīng)溶液沸騰溫度條件下反應(yīng)，樹脂酸異構(gòu)反應(yīng)達到平衡，樅酸相對含量高達78%；過濾分離回收催化劑后，將異構(gòu)松香溶液直接冷卻結(jié)晶，析出樅酸粗產(chǎn)品，再在95%乙醇中重結(jié)晶提純3次，得到純度為95%、產(chǎn)率為35%的樅酸。
性能及后處理
熱熔融加工性能
全氟磺酸樹脂通常都是在加熱到熔融狀態(tài)后（一般溫度控制在之間）進行擠塑成膜的，成單膜后還需加熱到軟化狀態(tài)進行復合和增強，所以作為全氟化物膜主要基體材料的全氟磺酸樹脂必須具有能熔融加工的性能。和形態(tài)的全氟磺酸樹脂不能適應(yīng)熔融加工的要求，只有帶有末端基團為的全氟磺酸樹脂適合熔融加工，基團本身不具有離子交換功能，它很容易通過與氫氧化鈉水溶液反應(yīng)轉(zhuǎn)變成基團。
熱穩(wěn)定性
全氟磺酸樹脂具有良好的熱穩(wěn)定性，它可以在左右的溫度下長時期保持穩(wěn)定。起始分解溫度是指材料在受熱狀態(tài)下隨溫度上升其質(zhì)量開始發(fā)生變化的溫度。一般取樣品質(zhì)量減少達到1%時的溫度作為它的起始溫度。全氟磺酸樹脂起始溫度多在以上。
后處理
對溶液聚合所得共聚物可采用降低溫度和加入水等其他溶劑的辦法降低其在介質(zhì)中的溶解度，使之完全析出。由于在聚合過程中會產(chǎn)生一些熱不穩(wěn)定的羧酸或氟型端基，同時也還會由于聚合過程中不可避免的一些鏈轉(zhuǎn)移作用存在少量的低聚物，因而與溶劑分離之后的聚合物不宜直接進行干燥、造粒和加工，必須進行必要的端基穩(wěn)定化處理，以得到高質(zhì)量的聚合物。
參考資料 >