全氟聚醚

合成聚合物

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。人们对其物理、化学性质和摩擦学特性已有所认识。

简介

全氟聚醚及环状三聚膦腈有希望作为未来的航空发动机油

全氟聚醚简介

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度—温度特性。此外，PFPE聚合物的主要物理化学性质还包括：检测稳定性、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。

全氟聚醚的特性

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。

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。

全氟聚醚油

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

全氟聚醚油对强腐蚀性的酸、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。

粘度特性

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

PFPE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PFPE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PFPE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，主要涉及如下一些领域。