含氟烷基聚硅氧烷俗稱氟硅油,是指聚合物中含有C-F鍵、C-Si鍵和Si-O-Si鍵,但不含Si-F鍵,且氟化的碳基團(tuán)不直接連在硅原子上,中間有間隔基團(tuán)的一類聚合物,氟硅油系列可分為油、脂以及潤滑劑三大類,該系類產(chǎn)品除了具備氟硅材料共有的特性外,還有著其他普通類產(chǎn)品無法比擬的高效潤滑性。
氟硅油的性能
由于氟硅油兼有硅氧烷和氟碳化合物的共同優(yōu)點(diǎn),因而表現(xiàn)出優(yōu)良的耐候性、耐高低溫性、化學(xué)穩(wěn)定性和防水防油性,廣泛地應(yīng)用于宇航、汽車、機(jī)電和電子機(jī)械等摩擦領(lǐng)域。
1、摩擦性能
氟硅油在摩擦副表面可形成疏水疏油性良好的CF3分子組裝膜,可極大地降低摩擦副的摩擦因數(shù),延長設(shè)備的使用壽命。因此氟硅油的摩擦性能比一般礦物油要好,尤其是高負(fù)荷性能,用四球機(jī)測定其最大無卡咬負(fù)荷較高。
二甲基Y全氟辛酰氧丙基硅烷單分子膜,實(shí)驗(yàn)表明其表面自由能很低,對水的接觸角高達(dá)110°,可以很好地降低摩擦因數(shù)。研究兩種含氟硅油作為聚α烯烴基礎(chǔ)油中添加劑時(shí)的摩擦性能,實(shí)驗(yàn)表明,低載荷時(shí),磨斑中僅有少量的硅和氟,但在高載荷時(shí),產(chǎn)生了大量的含硅和含氟的摩擦物。這些活性組分受到金屬表面能的影響,緊緊地吸附在金屬表面,形成了吸附膜和摩擦化學(xué)反應(yīng)膜,從而可以提高摩擦副的抗磨減摩性能。含Y三氟丙基側(cè)鏈的氟硅油的潤滑性能不如酯類潤滑油,但是優(yōu)于甲基硅油,尤其是在其側(cè)鏈引入氯元素后,極壓性能優(yōu)于酯類潤滑油,且不腐蝕金屬。研究不同含氟烷基取代的氟硅油,其中甲基三氟丙基聚硅氧烷的潤滑性能優(yōu)于甲基硅油和氯代苯基硅油,且閃點(diǎn)較高、化學(xué)穩(wěn)定性極好,常用于航空器、回轉(zhuǎn)計(jì)和加速度計(jì)等的潤滑。
2、高溫性能
氟硅油主鏈?zhǔn)荢i-O-Si鍵組成,具有與無機(jī)高分子類似的結(jié)構(gòu),鍵能很高,加之C-F鍵的屏蔽保護(hù),所有具有較好的高溫性能。與礦物油及其他潤滑油相比,氟硅油類潤滑油具有非常好的耐熱性、黏溫性、熱氧安定性、較低的高溫蒸發(fā)損失和高閃點(diǎn)等高溫性能。氟硅油優(yōu)異的高溫性能使之成為航空發(fā)動機(jī)用高溫潤滑油的候選潤滑材料之一。氟硅油具有優(yōu)異的黏溫性能,但其耐高溫性能有限,通過加入抗氧劑可以提高其使用溫度。熱氧化安定性是表征航空潤滑油使用性能和等級的主要指標(biāo)之一,是決定航空潤滑油最高使用溫度的重要參數(shù)。
曾有人系統(tǒng)地研究了國內(nèi)集中氟硅油的高溫性能,包括高溫?zé)嵫趸捕ㄐ、粘溫特性和高溫蒸發(fā)損失等。熱氧化安定性是表征潤滑油使用性能的主要指標(biāo)之一,是決定潤滑油使用溫度的重要參數(shù)。加入抗氧劑有利提高氟硅油的熱氧安定性。對國內(nèi)幾種含Y三氟丙基的氟硅油進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),并與俄羅斯的同類產(chǎn)品BT-301進(jìn)行了比較。實(shí)驗(yàn)表明,金屬(特別是鐵)的有機(jī)化合物可以提高氟硅基礎(chǔ)油的抗氧化性能,且硅醇鐵化合物抗氧劑在氟硅油中具有較好的溶解性能和抗氧化性能。通過化學(xué)合成制備兩種新型的氟硅油,并研究了3,5-雙(三氟甲基)苯基甲基硅油的熱穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)表明,含量為20%摩爾分?jǐn)?shù)的3,5-雙(三氟甲基)苯基甲基硅油的熱穩(wěn)定性最好,失重10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)的溫度為265.2℃。
氟硅油的應(yīng)用
氟烴基硅油具有優(yōu)異的耐油、耐溶劑、耐化學(xué)試劑性能,并具有潤滑、憎水、憎油、脫模、消泡及抗污性。適用作經(jīng)常接觸濕氣、高溫、溶劑、燃料及化學(xué)藥品的真空泵或齒輪用潤滑油,各類體系用消泡劑,特別是溶劑基洗滌液用消泡劑。由于氟烴基硅油的相對密度較大,而適用作慣性導(dǎo)航系統(tǒng)作漂浮介質(zhì),利用長鏈氟烷基的優(yōu)異耐溶劑性,使其可用作氣相色譜的分離相。共聚物的邊緣潤滑性優(yōu)良,較之均聚物更適合用作潤滑脂基礎(chǔ)油,利用氟烴基硅油的表面活性,特別是它的憎水、憎油、防污性,已被大量用作高檔織物及皮革等的后加工整理劑。
三氟丙基硅油的潤滑性超過了氯苯基硅油而大大優(yōu)于二甲基硅油,在高負(fù)荷條件下,甚至優(yōu)于礦物油。單三氟丙基硅油的黏溫性還不很滿意,不能用作-40℃下使用的潤滑油或-18℃下使用的飛機(jī)液壓油。隨后各種改進(jìn)的氟烴基硅油不斷問世,例如,以甲基苯乙基封端的氟苯基硅油,再加入一定量的三甲基苯基磷酸酯,可有效提高體積模數(shù)及潤滑性,并降低相對密度及起泡性,故適用作高性能飛機(jī)的液壓油。
長鏈氟代烷基硅油不僅適用作潤滑脂基礎(chǔ)油,而且也適用做工作油、化妝品纖維及織物憎水、憎油、防污整理、電絕緣油及涂料、塑料的改性劑。氟烴基硅油,特別是長鏈(C4~12)全氟烷基硅油的表面張力不僅低于其他改性硅油及二甲基硅油,且大大低于合成纖維及織物的表面張力,因而適用作織物的高效憎水、憎油及耐臟整理劑,水體系及非水體系的高效消泡劑。由于氟烴基硅油的折射率多在1.39~1.40之間,低于二甲基硅油(1.403),故氟烴基硅油對織物的染色增深也有效果。此外,含CF3CH2CH2的硅油還可用作耐熱、耐酸玻璃布的柔軟整理劑,如高溫下排酸氣以及炭黑生產(chǎn)過程中使用的玻璃布過濾器的柔軟整理,可大大提高使用壽命。
還有資料報(bào)道,在氟烴基硅油中混入少量含芳氨基的硅油即可用做工作油,應(yīng)用在風(fēng)扇離合器、黏性聯(lián)軸節(jié)及減震介質(zhì)等方面。
EUBO優(yōu)寶 FG205氟素潤滑脂,是由聚四氟乙烯(PTFE)稠化高度化學(xué)穩(wěn)定性的全氟聚醚油(PFPE),并添加特種抗腐蝕添加劑精制而成的中粘度全氟聚醚潤滑脂。此氟素潤滑脂專用于高溫、高速、高負(fù)載、化學(xué)腐蝕等惡劣環(huán)境中的軸承、齒輪以及要求終身潤滑的部件,具有極佳的化學(xué)惰性、耐久性和低揮發(fā)性。適用溫度范圍:-40~250℃。
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