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:TE666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FFFFFFFFCCCO(CCO)mCCFFFFCF3FFFY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FFFFFF(O)p(O)qCFFCOCCCCFFFFFFZ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,结构式为全氟聚醚的合成方法主要有2种,即全氟环氧化物的催化聚合法和全氟烯烃直接光氧化法。3美国杜邦公司以Darco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FFFFF的环氧化物进行低温催化聚合,得到聚合度以内的均聚透明液体。意大利Montecatini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()m(O)nCF100FCOCCOCFFFFFD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,结构式为一定量的氧气,体共聚醚。直接氧化,得到室温下透明的液FFFFFFFF()FCCCOCCCOmCCF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CsF的FFFFFFFF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。392005年第32卷第4期谢宇1全氟聚醚润滑剂2全氟聚醚的性能全氟聚醚都是线型结构,及优异的抗辐射性能等。211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型全氟聚醚不同馏分的典型物理性质见表1。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41814kJ/mol~502108kJ/mol,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、宽表1Y型和Z型全氟聚醚的典型物理性质Y型全氟聚醚Z型全氟聚醚项目Y04Y25YRZ03Z15Z2520℃运动粘度/(mm2·s-1)粘度指数密度(20℃)/g·cm-3流点/℃挥发量(24h,150℃,N2,2L/h),%35551187-7060102501101190-3571015001351191-25110353351183-7513131503451184-704102503551185-6701025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。全氟聚醚在270℃~300℃的范围内仍很稳定。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,Al及其合金、金属氧化物如Al2O3和金属氟化物如FeF3、AlF3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Al2O3具有强抑制效应的稳定剂。表2全氟聚醚结构与性质的关系项目K型Y型Z型平均分子量20℃运动粘度/(mm2·s-1)40℃运动粘度/(mm2·s-1)100℃运动粘度/(mm2·s-1)粘度指数倾点/℃分解温度/℃430049717817107-33365410043614417137-3937045026065370-75>40021212化学惰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Al、Mg、Na、K等活泼金属可使全氟聚醚发生分解,降低其热稳定性。21213相容性全氟聚醚与很多物质具有相容性,例如JP-4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。212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...