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全氟己酮

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你想知道的都在这里,润滑行业顶级奢侈品“全氟己酮”的前世今生

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你想知道的都在这里,润滑行业顶级奢侈品“全氟己酮”的前世今生

发布日期:2019-02-15 作者:全氟己酮 点击:

全氟己酮(PFPE,英文名Perfluom Polyethers) ,作为润滑行业中的顶级奢侈品,是一种比较特殊的全氟高分子化合物,分子中仅有C、F、O三种元素,具有耐热、耐氧化、耐辐射、耐腐蚀、不燃等诸多特性,自20世纪60年代开始, 用作军事、航天和核工业等尖端领域的极为可靠的润滑剂,已有几十年的历史,如今已广泛应用于化工、电子、电器、机械、核工业、航空航天等各领域。

意大利Montefluos公司最早于上世纪60年代,以四氟乙烯或六氟丙烯为原料,在低温下通过紫外光照射与氧反应,通过氧化聚合而得到结构略有不同的聚醚,从而得以大批量生产,完成商业化推广,此方法称为光催化聚合法,产品牌号Fomblin(已纳入SOLVAY苏威公司),分子结构为Y型、Z型等。

而老牌化工牛企杜邦与日本大金公司为了避开Montefluos公司专利,于稍晚的70年代,通过阴离子聚合法,以全氟环氧丙烷(HFPO)为原料,在非质子溶剂中以氟离子为催化剂,得到含酰氟端基的全氟环氧丙烷齐聚物,其活泼酰氟端基再经稳定化处理得到全氟己酮,分子结构为K型、D型等

第一种K型结构式为:CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]nCF(CF3)COF。它是六氟环氧丙烷(HFPO)CsF催化作用下通过聚合形成的一系列支链聚合物。

第二种Y型结构式为CF3O(C3F6O)m(CF2O)nCF3。它是由六氟丙烯(HFP)在紫外光的作用下通过光氧化而形成的聚合物,分子量一般在100010000之间。

第三种Z型结构式为:CF3(C2F4O)m(CF2O)nCF3。它是由紫外光照射下的四氟乙烯(TFE)通过光氧化作用形成的直链聚合物,分子量一般在1000100000之间。

第四种D型结构式为:C3F7O(CF2CF2CF2O)mC2F5。它是将四氟氧杂环丁烷的聚合产物直接氟化而得到的聚合物。

全氟己酮分子中仅含有C、FO三种元素,由于氟原子具有很强的电负性,碳链大部分被氟原子屏蔽,与烃类聚醚相比具有密度大、表面张力低、挥发性低, 粘流性良好、不燃、介电性能好、润滑性好等优点, 而且可与塑料、橡胶、金属很好地相容。全氟己酮属于低分子量的含氟聚合物, 它们的粘度与分子结构、平均分子量有很大的关系。分子量较大的PFPE具有低挥发性、较宽的液体温度范围及优异的粘度一温度特性。

全氟己酮的化学组成与结构决定了全氟己酮具有优良的化学性质,同时由于各种全氟己酮的化学结构都比较接近,因此,它们也具有相似的化学性质。

全氟己酮对大部分的酸、碱和氧化剂等腐蚀性化学品表现出很强的化学惰性,但部分亲核试剂(如氨)、活泼金属(NaKAl)及路易斯酸可使全氟己酮发生分解,降低其热稳定性。

在无有效催化剂的条件下,即使有氧存在,全氟己酮在270—300的范围内仍很稳定。其分解温度可达到350410。而某些催化剂或抑制剂的存在会改变全氟己酮的热稳定极限和降解速率。如有氧及一些金属(或金属氧化物、氟化物)存在时,全氟己酮的降解温度一般下降50左右。同时,一般直链的聚醚比带有支链结构的具有更好的耐热氧化性能。使用稳定剂(如芳胺、苯并咪唑衍生物及硒化物)可以防止或改善高温时金属对全氟己酮油的影响。

全氟己酮与很多物质具有相容性,如氧化剂(双氧水、液体氧等)、烃类燃料、偏二甲肼、二乙基三氨等。Y型、Z型结构全氟己酮与塑料、人造橡胶有较好的相容性。

全氟己酮

抗燃性是全氟己酮适用于工业和航空用润滑剂的一个重要条件。与其他类型的润滑剂相比,全氟己酮更适用于高温及苛刻的操作环境中。

全氟己酮具有较好的耐辐射性能,在相同剂量下,与碳氢化合物和硅油相比,黏度增长率最低。

全氟己酮材料主要应用于特种润滑油、工业流体、功能化学品等,具体应用领域有:

1)航空航天工业

全氟己酮适用于动力系统和暴露于太空的机械系统如发动机、推进器轴承、纵舵调整器、动力轮、扫描镜、齿轮泵、压力表、金属接头及螺纹紧同件等的润滑和密封。

2)核工业

全氟己酮适用于核工业设施超速离心机的轴承润滑,且是唯一能够抵抗130下六氟化铀腐蚀的材料。

3)电子电气工业

全氟己酮适用于诸如等离子蚀刻、化学蒸汽沉积和离子值入等各种半导体集成块生产工艺中机械真空泵的润滑,还可用作电子仪器中硬盘、磁盘和其他磁记录介质上的润滑剂。

4)化学工业

全氟己酮可用作各种真空泵(如旋转泵、涡轮分子泵、蒸汽扩散泵)的工作流体介质(特别是有腐蚀性气体存在的环境),也用作接触液氧、氧气、腐蚀和氧化性气体的压缩机和阀门的润滑材料。

全氟己酮还广泛应用于制氧工业、机电工业、汽车工业及高温高负载高腐蚀各种极端工况条件下机械润滑等领域。

目前,国外全氟己酮产品主要制造商有杜邦、苏威、大金。此外国际润滑油制造商壳牌、埃克森美孚、道康宁、3M、NYE、克鲁勃、IKVTribologyJETLUBE等均有全氟己酮油商业化产品。

国内则主要有中石化、中国化工、中化、五矿等大型央企以及上海华谊、浙江巨化、天津长芦等地方国企均已进入全氟己酮基础油的研产销领域。民企阵营主要有深圳新宙邦(收购三明海斯福)、上海艾肯、成都晨光博达、淄博华夏神舟等企业。


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