-
全氟聚醚润滑剂
谢
宇
(
中国石
化股份有限公司重庆一坪润滑油分公司
,
重庆
400039
)
摘要
:
介绍了全氟聚醚的合成方法
、
性质和应用
。
关键词
:
全氟聚醚
;
性能
;
应用
中图分类号
:
TE 666
文献标识码
:
E
全氟聚醚合成润滑剂在常温下为液体
,
作为
太空机械元器件润滑剂使用已有几十年的历史了
。
全氟聚醚润滑剂
与
烃
类
润
滑
剂
的
分
子
结
构
相
似
,
只是在全
氟
聚
醚
分
子
中
,
氟
原
子
代
替
了
氢
原
子
,
从而以更强的
C -
F
键代替了
C -
H
键
,
使得全氟
聚醚具有更高的热稳定性
、氧化稳定性
、良好的
化学惰性和绝缘性
。分子量较大的全氟聚醚还具
有低挥发性
、
较宽的温度使用范围及优异的粘温
特性
。
1
全氟聚醚的合成与结构
化下
,
通过聚合而形成的支链聚合物
,
结构式为
F
F
F
F
F
F
F
F C
C
C
O
(
C
C
O
)
F
F
F
CF
3
F
m
C
C
F
F
F
Y
型全氟聚醚是在紫外光的作用下
,
将六氟
丙烯通过光氧化作用而形成的聚合物
,
结构式为
F
F
F
F
F
F
F C
O
(
C
C
C
O
)
p
(
C
O
)
q
C F
F
F
F
F
F
F
全氟聚醚的合成方法主要有
2
种
,
即全氟环
3
氧化物的催化聚合法和全氟烯烃直接光氧化法
。
美国杜邦公司以
D
a
r
co
活
性碳或碱金属氟化
物等为催化剂
,
在溶剂中将四氟乙烯或六氟丙烯
Z
型全氟聚醚的制备方法与
Y
型相似
,
是
将
四氟乙烯在紫外光的作用下
,
通过光氧化作用形
成的直链聚合物
,
结构式为
F
F
F
F
F
的环氧化物进行低温催化聚合
,
得到聚合度
100
以内的均聚透明液体
。
意大利
Mon
t
eca
t
in
i
公司以四氟乙烯或六氟丙
烯为原料
,
在低温和紫外光的作用下
,
连续通入
一定量的氧气
,
直接氧化
,
得到室温下透明的液
体共聚醚
。
全氟聚醚按
照
所
用
单
体
和
聚
合
方
法
的
不
同
,
可以得到
K
型
、
Y
型
、
Z
型和
D
型
4
种
分子结
构
不同的全氟聚醚
。
K
型全氟聚醚是六氟丙烯氧化物在
C
sF
的
催
F
C
O
(
C
C
O
)
m
(
C
O
)
n
C F
F
F
F
F
F
D
型全氟聚醚是将四氟环氧丁烷先聚合
后
,
再将产物直接氟化而得到的聚合物
,
结构式为
F
F
F
F
F
F
F
F
F C
C
C
O
(
C
C
C
O
)
m
C
C
F
F
F
F
F
F
F
F
F
收稿
3
日期
: 2005 -
09 -
20
作者简介
:
谢宇
,
男
,
助理工程师
,
现主要从事金属加工
液的研究和开发
。
2005
年第
32
卷第
4
谢宇
1
全氟聚醚润滑剂
39
期
2
全氟聚醚的性能
全氟聚醚都是线型结构
,
分子中仅含碳
、
氟
、
氧
3
种
元素
,
且大部分为氟原子所屏蔽
。氟碳键
键能高达
418
1
4
kJ /mo l
～
502
1
08
kJ /mo l,
并具有
很强的亲电性
。使得全氟聚醚具有独特的化学惰
性
、
优良的热氧化稳定性
、良好的润滑性能
、宽
的液体范围
、
好的粘温性能
、良好的高低温性能
及优异的抗辐射性能等
。
2
1
1
全氟聚醚的物理性质
全氟聚醚一
般
具
有
较
宽
的
平
均
分
子
量
分
布
,
但利用分馏方法可以获得具有确定平均分子量的
馏分
。
目前比较常用的是
Y
型和
Z
型全氟聚
醚
。
Y
型和
Z<
/p>
型全氟聚醚不同馏分的典型物理性
质见
表
1
。
项目
表
1
Y
型和
Z
型全氟聚醚的典型物理性质
Y04
35
55
Y
型全氟聚醚
Y25
Z
型全氟聚醚
YR
20
℃
运动粘度
/ (mm
2
·
s
-
1
)
Z03
Z15
Z25
粘度指数
密度
(
2
0
℃
)
/
g
·
cm
流点
/
℃
挥发量
(
2
4
h, 150
℃
,
N
2
, 2 L /
h
)
, %
-
3
250
110
1 500
135
1
1
91
-
25
35
335
150
345
250
355
1
1
85
-
67
1
1
87
-
70
1
1
90
-
35
1
1
83
-
75
1
1
84
-
70
60
1
0
7
1
0
1
1
0
13
1
3
4
1
0
0
1
025
全氟聚醚的分子结构对其物理性质有着较大
的影响
,
不同结构的全氟聚醚的物理性质比较见
表
2
。
表
2
全氟聚醚结构与性质的关系
项目
平均分子量
20
℃
运动粘度
/
(
mm
·
s
40
℃
运动粘度
/
(
mm
·
s
2
2
2
-
1
-
1
稳
定
。
全氟聚
醚
在
270
℃
～
300
℃
的范
围
内
仍
很
而某些催化剂或抑制剂的存在会改变全氟聚醚的
热稳定极限和降解速率
。
一些金属如
Ti,
A
l
及其
合金
、
金属氧化物如
A l
2
O
3
和金属氟化物如
FeF
3
、
A
lF
3
等可降低全氟聚醚的降解温度
,
如果有氧存
在时
,
降解温度一般下降
50
℃
左右
。
铝
、
钛及其合金引起全氟聚醚油分解的情况
见表
3
(
见下页
)
。
使用稳定剂可以防止或改善高温时金属对全
氟聚醚油的影响
。具有这种作用的典型化合物有
芳胺
、
苯并咪唑衍生物和硒化物
。
表
4
(
见下页
)
中列出了几种对
A
l
2
O
3
具
有强抑制效应的稳定剂
。
K
型
Y
型
4
300
4 100
Z
型
)
)
)
497
178
17
436
144
17
450
260
65
100
℃
运动粘度
/
(
mm
·
s
-
1
粘度指数
倾
点
/
℃ 分解温
度
/
℃
107
-
33
365
137
-
39
370
370
-
75
> 400
2
1
2
1
2
化学惰性
由表
2
可以看出
,
Z
型聚醚具有比
K
型聚
醚
和
Y
型聚醚更好的高低温性能和粘温性能
。
2
1
2
全氟聚醚的化学性质
由于各种全氟聚醚的化学组成和结构都比较
接近
,
因此它们的化学性质非常相似
。
2
1
2
1
1
热氧化稳定性
全氟聚醚与大部分酸
、碱和氧化剂等腐蚀性
化学品接触都不发生反应
,
表现出强的化学惰性
。
但部分
强
亲
核
试
剂
,
如
干
燥
的
氨
气
和
A
l
、
M
g
、
N
a
、
K
等活泼金属可使全氟聚醚发生分解
,
降低
其热稳定性
。
2
1
2
1
3
相容性
在无有效催化剂的情况下
,
即使有氧存在
,
全氟聚醚与很多物质具有相容性
,
例如
J
P
-
4