В течение последних десятилетий наблюдается стремительное развитие химии фтора, тесно связанное с потребностью практики, в первую очередь ядерной энергетики, химической промышленности, медицины, военных и космических исследований. За это время было синтезировано множество новых соединений, разработаны новые оригинальные методы синтеза и сделан значительный вклад в теорию органической химии. Бурный рост химии фтора нашел отражение и в литературе: появилось много работ, посвященных теоретическим и синтетическим разделам химии фтора. Однако прикладным аспектам до недавнего времени уделялось значительно меньше внимания. Это объясняется трудностью составления обзорных работ по применению фтороргани-ческих соединений, так как зарубежные фирмы из конкурентных соображений очень сдержанно и с большой задержкой публикуют какие-либо технологические данные, исключая сведения рекламного характера. До недавнего времени почти единственным обобщающим материалом такого рода были статьи в энциклопедии Кирка-Отмера*. Тем большее значение имеют появившиеся не так давно публикации, посвященные практическому использованию соединений фтора и материалов на их основе. Некоторые отрывочные сведения по применению фторхимикатов в промышленности приведены в изданной в 1982 г. книге Н. Исикавы и Ё. Кобаяси**. Довольно значительный объем сведений технологического характера, в частности интересные данные по фторэластомерам, фторуглеродным жидкостям и применению фтор-бромуглеродов в качестве контрастных жидкостей при медицинских рентгеновских исследованиях, имеется в книгах под редакцией р. Бенкса***. Но наибольший объем информации содержится в предлагаемой читателю книге под редакцией Н. Исикавы, изданной в Японии в 1981 г. В этом издании содержатся технологические данные по использованию соединений фтора в ядерной промышленности, производст-
6 иреоисловие к перевооу
ве волокон, пластмасс, каучуков, ПАВ, лекарственных препаратов, пестицидов и др. Особое внимание уделено новым областям применения фторсодержаших материалов: в качестве кровезаменителей, искусственных кровеносных сосудов, ионообменных мембран, ПАВ специального назначения, прочных красителей, средств для ингаляционного наркоза, а также в лазерной технике, высокоэнергетических батареях, специфических электронных устройствах и оптических волокнах. Книга написана 20 крупнейшими японскими специалистами, сотрудниками университетов, ведущих фирм, Института ядерной энергии и других организаций. Редактор - профессор Нобуо Исикава - хорошо знаком советским химикам по многочисленным сообщениям, обзорам и книгам, а также по глубокому интересу, проявляемому им к работам советских фтороргаников.
Книга рассчитана на широкий круг химиков - инженеров и исследователей, так или иначе связанных с вопросами практического использования соединений фтора и материалов на их основе. Приводимые в ней данные представляют не меньший интерес и для специалистов других отраслей, где применяются фторсодержащие материалы, особенно радиоэлектронной, электротехнической, машиностроительной, текстильной промышленности, медицины, ядерной энергетики и многих других. Несмотря на большой коллектив авторов, книга оставляет впечатление цельной монографии, стержнем которой является описание специфических особенностей, вносимых фтором в содержащие его материалы. Хотя в отдельных главах книги все же встречаются рекламные описания, но это скорее явление эпизодического характера. Как уже указывалось, данная книга в настоящее время занимает по объему информации ведущее место в мировой литературе, посвященной технологии производства и характеристикам используемых и перспективных фторсодержащих материалов.
Можно надеяться, что настоящая книга будет способствовать более глубокому пониманию уникальных свойств фторсодержащих соединений и расширению их использования в самых различных областях.
Главы 1,4 (разделы 4, 5 и 6), 5 (раздел 3), 6 и 7 переведены М.В. Поспеловым, главы 2 (разделы 1, 2 и 5), 3 и 5 (разделы 1 и 2) переведены Л.В. Поспеловым, а главы 2 (разделы 3 и 4) и 4 (разделы 1, 2, 3) - В.В. Киселевой.
А. Фокин
ПРЕДИСЛОВИЕ
В декабре 1977 г. в сотрудничестве с несколькими специалистами по химии фтора мы выпустили книгу: "Химия и применение соединений фтора" также в виде сборника CMC. В то время эта книга была почти единственной в своем роде, поэтому она получила широкое распространение во многих странах и была быстро раскуплена. Теперь по предложению издательства мы выпустили еще одну, совершенно новую книгу по химии фтора, сосредоточив на этот раз внимание на прикладных аспектах.
К моменту выхода предыдущей книги интерес к химии фтора в Японии был еще не очень велик, хотя промышленность уже выпускала ряд фторсодержащих продуктов, главным образом, пластмасс и газообразных веществ. За прошедшие несколько лет возросло понимание уникальных свойств соединений фтора и появились многие новые направления их использования. Охватить все эти направления невозможно, однако мы постарались по возможности систематически показать читателю, какие фторхимикаты находят применение в той или иной области техники. Таким образом, в отличие от предыдущего издания настоящая книга посвящена рассмотрению новейших технологических данных, имеющих отношение к практическому использованию соединений фтора.
При составлении книги особенное внимание было уделено наиболее быстро развивающимся областям, связанным с энергией, передачей информации и медициной. Значительное место отведено также текстильной и химической промышленности. Соответствующие разделы охот-Но согласились написать видные специалисты в данных областях, за что редактор выражает им глубокую признательность.
Настоящий период является критическим для химической промышленности Японии. Она поворачивает от нефтехимии к тонкому органическому синтезу, от химикатов общего назначения - к высокоспециализированным продуктам. Поэтому в ближайшее время можно ожидать увеличения роли фторхимикатов, что обусловлено их многочисленными ценными свойствами. Составители будут счастливы, если их книга будет служить путеводителем на этом этапе развития химии фтора. „ , ,
Нобуо Исикава
весна 1981 г.
СОДЕРЖАНИЕ
v
Предисловие к переводу...........................5
Предисловие ................................... 7
Глава 1. Основные направления использования соединений
фтора. Исикава Н........................ 8
I. Введение. Специфические особенности атома фтора.....8
, 2. Эффекты фтора и фторалкилов в органических соединениях ....................................10
; 3. Применение органических соединений, содержащих фтор и
фторалкильные радикалы...................... 15
3.1. Биолокически активные вещества............. 16
3.2. Красители и пигменты.................... 17
4. Свойства и применение полифторированных соединений . 18
4.1. Фреоны (галогенфторуглероды)............... 19
4.2. Фторуглерэдные жидкости.................. 20
4.3. Пластмассы и эластомеры..................21
4.4. Поверхностно-активные вещества..............21
5. Неорганические полифториды . ,................ . 22
6. Заключение................................23
Литература.................................23
Глава 2. Применение фтора в областях, связанных с
энергией.............................25
1. Применение соединений фтора в ядерной энергетике. Сакурой Ц., Ивасаки М. . . .....................25
1.1. Введение..............................25
1.2. Типовые энергетические реакторы и топливные
циклы................................26
1.3. Обогащение урана........................28
1.4. Производство UF........................32
1.5. Химические превращения фторидов урана....... . 36
1.6. Метод разделения летучих фторидов............37
1.7. Лазерное разделение изотопов...............46
--*
2. Соединения фтора в лазерной технике. Фудзиока Т. ... 50
2.1. F- , F2- и FC1- лазеры.................... 50
2.2. Химические лазеры....................... 52
2.3. Лазеры на эксимерах галогенидов инертных газов . . 55
2.4. Усиление выходной мощности лазера с помощью со-единений фтора...............*...........58
3. Фторсодержащие соединения в качестве рабочих жидкостей. Ёнэтани М., Тогами Н.....................58
3.1. Введение..............................58
3.2. Циклы преобразования энергии.............. . 59
3.3. Требования к свойствам рабочих жидкостей ...... 65
3.4. Применение фреонов......................67
4. Фторсодержащие соединения в качестве антифрикционных материалов. Ёнэтани М., Каи С.................. 95
4.1. Политетрафторэтилен (ПТФЭ),..............95
4.2. Фторированный графит.................... 123
4.3. Другие Фторсодержащие антифрикционные материалы ................................. 129
5. Высокоэффективные химические источники тока, в которых использованы соединения фтора. Иисима Т.......... 132
5.1. Введение................................. 132
5.2. Краткое описание литиевых элементов............ 133
5.3. Элементы на основе системы фторированный графит -литий.............................. . 142
5.4. Заключение............................154
Литература.................................155
Глава 3. Применение фтора в областях, связанных с обработкой информации..........................159
1. Соединения фтора как электроизоляционные материалы. Ёнэтани М., Сако Д..........................159
1.1. Введение..............................159
1.2. Низкомолекулярные изоляционные материалы.....159
1.3. Высокомолекулярные изоляционные материалы . . . • 173
1.4. Заключение.............................1
2. Функциональные фторсодержащие полимеры. Енэтани М.,
Сако Д...................................201
2.1. Введение..............................-201
.>«/
2.2. Функциональная обработка ..................202
2.3. Электреты............................. 203
2.4. Пьезоэлектрики......................... 207
2.5. Пироэлектрики..........................223
2.6. Электропроводящие материалы................227
2.7. Материалы с высокой диэлектрической проницаемостью .............................. 230
2.8. Заключение...........................• 231
3. Фторсодержащие соединения в технологии изготовления больших интегральных схем. Енэтани М., Фудзии К. . . . 232
3.1. Введение............................. 232
3.2. Резисты.............................. 237
3.3. Травление............................. 246
3.4. Другие технологические операции............. 261
4. Оптические волокна. Енэтани U., Кавати U.......... 265
4.1. Введение............................ 265
4.2. Принципы работы и устройство оптических волокон . . 266
4.3. Фторсодержащие полимеры и показатель преломления.................................. 268
4.4. Разновидности оптических волокон и способы их производства................................272
4.5. Характеристики и области применения оптических волокон................................283
4.6. Заключение............................285
Литература.....».....................,.....285
Глава 4. Применение фторсоцержащих смол в химической и
текстильной промышленности . •, . * , , . „ „ а , . „ „ 289 1. Фторсодержащие полимеры в качестве материалов, обладающих химстойкостью и антиадгезионными свойствами. Ёнэтани М., Ёсимура Т.................................289
1.1. Введение...............................289
1.2. Основные свойства........,....«..........289
1.3. Области применения фторсодержащих полимеров, обладающих химстойкостью и антиадгезионными свойствами ...................................300
1.4. Новые материалы на основе фторсодержащих полимеров .................................. 307
1.5. Заключение............................. 336
2. Ионообменные мембраны на основе фторсодержащих полимеров. Ямабэ М............................. 336
2.1. Введение.............................. 336
2.2. Способы изготовления мембран.............. . 337
2.3. Использование ионообменных мембран при получении едкой щелочи........................... 340
2.4. Применение фторсодержащих ионообменных мембран
в качестве твердого полиэлектролита........... 350
2.5. Другие области применения фторсодержащих мембран 353
2.6. Заключение............................ 354
3. Фторсодержащие растворители. Енэтани Ы., Кумото И. . 354
3.1. Введение.............................. 354
3.2. Фреоновые растворители................... 355
3.3. Свойства фреоновых растворителей............ 359
3.4. Применение фреоновых растворителей.......... 370
3.5. Химчистка с помощью фреоновых растворителей ... 371
3.6. Фреоновые растворители в качестве обезвоживающего средства.............................. 375
3.7. Очистка фреоновыми растворителями...........378
3.8. Техника безопасности при работе с фреоновыми растворителями .............................382
3.9. Перспективы применения фреоновых растворителей . . 385
4. Фторсодержащие поверхностно-активные вещества.
Мацуо U...................................385
4.1. Введение..............................> 385
4.2. Методы синтеза..........................386
4.3. Свойства и применение фторсодержащих ПАВ ...... 394
5. Фторсодержащие препараты для обработки волокон и бумаги Фукуи Т., Мацуо М..........................404
5.1. Введение............................... 404
5.2. Связь между строением фторсодержащих соединений и
их водомаслоотталкивающими свойствами........405
5.3. Препараты для обработки волокон..............409
5.4. Препараты для обработки бумаги..........••• 41о
5.5. Использование в приложении к другим поверхностям 4-
5.6. Заключение............................• ^
6. Фторсодержащие красители. Исикава Н.............423
6.1. Введение.............................. 423
6.2. Активные красители, содержащие реакционноспособ-
ные атомы фтора........................ 423
6.3. Красители, содержащие инертные атомы фтора или фторалкильные группы..................... 436
Литература..................................441
Глава 5. Применение соединений фтора в областях техники,
связанных с медициной................... 447
1. Эмульсии перфорированных соединений, используемые
в качестве искусственной крови, Кобаяси Е., Кумаганэ И., Т агути Т...............................447
1.1. Введение............................447
1.2. Свойства ПФС и способы их синтеза..........449
1.3. Эмульсии ПФС как искусственная-кровь........452
2. Фторсодержащие полимеры в качестве материала для искусственных кровеносных сосудов. МацумотоХ. . . . 457
2.1. Искусственные кровеносные сосуды ..........457
2.2. Разработка новых искусственных сосудов......463
2.3. Будущее искусственных кровеносных сосудов .... 467 3. Средства для ингаляционного наркоза, Найто О........467
3.1. Введение..............................467
3.2. Историческая справка.....................468
3.3. Методы синтеза препаратов для наркоза ......... 472.
3.4. Метаболизм и побочное действие..............476
3.5. Корреляции структура - активность........... 482
3.6. Горючесть.............................490
3.7. Новые средства для наркоза, находящиеся на стадии разработки.......................... . , . 490
3.8. Заключение.............................491
4. Использование 18F в диагностике. Кобаяси Ё„ Кумаганэ И., Тагути Т............................494
Литература..................................496
Глава 6. Фторсодержащие лекарственные препараты.
Кобаяси ?., Кумаганэ И., Тагути Т.......... 500
1. Введение................................. 500
2. Специфические особенности фтора с точки зрения биологического Действия.........................501
3. Монофторуксусная кислота и родственные соединения . . 505
4. Фторсодержащие стероиды..................... 508
4.1. Фторсодержащие стероидные лекарственные препараты ...............,.................. 508
4.2. Фторсодержащие производные витамина D.......516
5.. Фторсодержащие аналоги компонентов нуклеиновых кислот .................................... 520
5.1. Соединения, родственные 5-фторурацилу........ 520
5.2. 5-Трифторметилурацил (F3T) и родственные ему соединения .............................. 523
5.3. Другие производные фторсодержащих нуклеиновых кислот............................... 525
6. Фторсодержащие аминокислоты и родственные им соединения...................................526
7. Противовоспалительные препараты нестероидного типа 531 7.1. Связь между биосинтезом простагландинов и действием противовоспалительных препаратов.......534
8. Психотропные препараты......................536
8.1. Препараты для лечения нервных болезней и транквилизаторы..............................537
8.2. Снотворные препараты, антидепрессанты........ 538
8.3. Препараты, снижающие аппетит...............539
9. Препараты, понижающие кровяное давление, и мочегонные средства.................................540
10. Фторсодержащие антибиотики...................541
10.1. Антибиотики 6-лактамного типа.............541
10.2. Противоамебные препараты.................542
11. Другие фторсодержащие биологически активные вещества 543
11.1. Соединения, родственные простагландинам......543
11.2. Терпены............................ . 544
11.3. Другие применения.........„............545
Литература.................................545
Глава 7„ Фторсодэржащие пестициды. Хироси-0.........548
1. Введение..............................• • • 548
2. Общие тенденции мирового рынка пестицидов.........548
3. Выпускаемые в продажу или находящиеся на стадии натурных испытаний фторсодержащие пестициды..........551
3.1. Гербициды.............................551
3.2. Инсектициды........................... 562
3.3. Фунгициды............................564
4. Новые фторсодержащие пестициды, находящиеся на стадии разработки....................> . . ......... 565
4.1. Гербициды.............................565
4.2. Инсектициды........................... 566
4.3. Другие инсектициды...................... 567
5. Фторсодержащие пестициды, производство которых прек ращено.................................. 569
6. Заключение ................................569
Литература .'.................................571
Предметный указатель........................ 572
Цена: 300руб.
