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全氟聚醚油的基础知识

2017/5/16


全氟聚醚油的基础知识(定义、特性及应用)






全氟聚醚(Perfluoropolyethers,缩写为PFPE)是一种常温下为液体的合成聚合物.作为太空机械元器件的润滑剂已有几十年的历史.现在人们对其物理、化学性质和摩擦学特性已有所认识。PFPE润滑剂与烃类润滑剂的分子结构基本相似,但在PFPE分子中氟原子代替了氢原子,从而以更强的c—F键代替了烃类中的c—H键.并且c—o及c—c强共价键的存在,以及PFPE分子中性的特点,使得PFPE具有较高的热稳定性和氧化稳定性以及良好的化学惰性和绝缘性质。分子量较大的PFPE还具有低挥发性、较宽的液体温度范围及优异的粘枯度—温度特性。此外,PFPE聚合物的主要物理化学性质还包括:剪切稳定性、生物惰性、低表面能,良好的润滑性及与塑料、金属和人造橡胶的相容性等。


全氟聚酸油的特性

     全氟聚醚的主链是由—CF2—O—CF 2—这样的醚链构成,与—CF2CF2CF2—的全氟烯烃链不同,它具有可挠曲性,玻璃化温度低,共液体温度范围(凝固点到沸点)极宽。另一方面由于氟元素具有较强吸电子效应而使聚合物不显醚的性能,所以具有很好的耐热性,化学稳定性、氧化安定性和完全不燃性。

     然而,这种物质缺乏吸湿性,且在有机溶剂中也不溶解,仅在全氟油或氟隆113(三氛三氟乙烷)中具有互溶性。这种性质使它对塑料及橡胶几乎不会产生有害的影响。

   据报道,全氟聚醚的比重较大,表面张力和折光率却很低,具备全氟化合物的特征,是一种透明度很高的油类物质。对小鼠进行口服急性毒性试验的LD56值非常高,且在生物体内无积聚性,因此几乎无毒。然而在发生分解时,则会产生极毒的物质。对于预计会发生分解的环境下使用时,必需安装换气设备,切不可因为这种氟油具有一定的稳定性而掉以轻心。


    下面将具体说明全氟聚醚油的特性。


     耐热性和氧化安定性

     全氟聚醚油虽然具有不燃性,但是暴露在空气中使用时,超过400℃就开始慢慢分解。在氧化安定性试验中,分解后产生极高的发热温度,这一点完全不具备醚的性质。


     化学稳定性

全氟聚醚油对腐蚀性极强的酸、碱、氧化剂等即使在高温条件下仍然很稳定。对有机碱及路易斯酸表现以轻度的不稳定倾向,这是全氟聚醚所特有的通性,也是醚键位的不足之处。但在常温下,只有用金属钠和液氨才促使其分解,除此之外,对其它所有化学品都比较稳定。


     粘—温特性

    全氟聚醚油的粘度指数为150----400(分子量越大的油,其粘度指数也越大),与矿物油相比有较大的优越性


     蒸汽压—温度特性

     全氟聚醚油的分子量大且流动点低,润滑油从低温到高温都显示出了很低的蒸汽压。


     润滑特性

     据报道,全氟聚醚油呈现低的摩擦系数与高的耐荷重性和良好的润滑性。从法莱克斯(Fal ex)试验机的试验结果说明,S—20在1200磅时出现烧结现象,略优于一般矿油。S—65以上的高分子型润沿油,在3000磅压力下也没有出现烧结。根据润滑理论分析,这可能是由于全氟聚醚也具有极性,能吸附于金属表面之故。


     粘度—压力关系

     从摩擦学的观点出发,润滑剂的粘度—压力关系非常重要。高速铀承的连续运转依赖于其上形成的弹流润滑(EHD)膜,影响EHD膜形成的两个物理因素为:绝对粘度和粘压系数。绝对粘度受分子质量和结构的影响,而对于高分子量的PFPE流体而言,粘压系数值只与PFY2的分子结构有关.


     热—氧化稳定性

     在无有效催化剂的情况下,即使有氧存在,PFPE在270—300℃的范围内仍很稳定,而某些催化剂或抑制剂的存在则会改变PFPE的热稳定极限和降解速率。


全氟聚醚润滑油的应用

      PEPF润滑剂能够满足机械上业和汽车工业中高温和高负荷的应用要求,高度的稳定性和良好的抗磨损能力使得PEPF油和脂可作为长使用周期、苛刻操作工况下的润滑剂。因此尽管PEPF的价格比较高,仍作为润滑剂在工程和工业中也得到了广泛的应用,主要沙及列如下一些领域。

(1)    化学工业:PFPE被作为工作流体应用于各种真空泵〔旋转泵、涡轮分子泵和蒸汽扩散泵)上;操作环境中有腐蚀性气体(如:液氧和气氧、卤素、硫酐等)存在时,PFPE被作为压缩机和阀门的润油。

(2)    电子工业:利用等离子刻蚀、LPCVD和等离子培植等技术来生产半导体时要用到一些真空机械泵,而将PFPE作为真空机械泵的润滑油取得厂满意的效果o

(3)    机械工业:PFPE常常作为高温和化学稳定的多孔金属轴承、传送带、造纸和纺织机械的润滑油,当用作塑料轴承润滑油时,它的抗磨损能力大大提高,当一些机电设备(像电流接触器、开关按钮和滑动电接触器等)中需要良好的润滑和抗电弧时也常常要用到PFPE润滑油。

(4)    核丁业:在UF6 的浓缩车间,当温度高于130℃时要求润滑剂能抵抗UF6的化学冲击,而且还要求绝对干燥、无尘和低蒸汽压,PEPE是此种工况条件中唯一被允许可作为超离心轴承润滑肪润滑油。

(5)    航天工业:由于PFPE具有较宽的液体温度范围、低蒸发性、高静态粘度、非常低的蒸汽压、低流动温度和良好的高压润滑性使其在航天工业中得到了广泛的应用。

磁介质工业:低摩擦系数、低挥发性和良好的绝缘性使得PFPE可作为汁算机、录像、自动记录装置等仪器上硬盘、磁带及其它磁记录介质的润滑剂。

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