69991-67-9 / 全氟聚醚

背景及概述^[1][2][3]

全氟聚醚是一種新型的含氟化合物。一般可分為低分子量不飽和以及較高分子量的飽和全氟聚醚。低分子量的不飽和全氟聚醚可作為改性聚四氟乙烯材料(PTFE)中使用的良好共聚單體，而且還可以用作氟橡膠中使用的硫化劑。在聚合四氟乙烯時(shí)，只要添加少量的不飽和全氟聚醚，就能大大改善聚四氟乙烯(PTFE)材料的性能。較高分子量的飽和全氟聚醚常稱為氟醚油，是一種特殊的潤(rùn)滑劑，具有優(yōu)越的物理化學(xué)性能，主要用于真空系統(tǒng)的工作油和潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂。由于具有極高的穩(wěn)定性、安全性，特別是在尤為苛刻條件下工作時(shí)所表現(xiàn)的高度可靠性，因此，沒(méi)有任何一種工作介質(zhì)能在如此嚴(yán)酪的環(huán)境下與全氟聚醚油相媲美。

全氟聚醚與烴類聚隧分子結(jié)構(gòu)基本相似，只是以更強(qiáng)的C-F鍵代替了C-H鍵，主鏈中的C-O鍵賦予了分子鏈的柔軟性。氟原子的電負(fù)性大，使得分子之間的吸引力小，具有更小的表面張力，因此全氟聚醚在宏觀上表現(xiàn)出更好的滲透性和潤(rùn)滑性。全氟聚醚分子中的C-F鍵對(duì)主鏈的“屏蔽”作用使其具有非常高的化學(xué)惰性、不易燃性、抗氧化性、抗腐蝕和輻射性，其熱穩(wěn)定性、潤(rùn)滑性和絕緣性明顯優(yōu)于烴類聚醚。作為潤(rùn)滑劑，只有全氟聚醚具有-100~400℃的使用溫度范圍，而且?guī)缀鯖](méi)有剪切變稀的現(xiàn)象發(fā)生，即使是在很高的剪切速率下仍然保持定的粘度而且始終保持低揮發(fā)性。由于其分子中不含氯，因而在高負(fù)載軸承中使用，不會(huì)因?yàn)槭軌憾鴮?duì)軸承產(chǎn)生腐蝕，這些特點(diǎn)使得全氟聚醚廣泛用作計(jì)算機(jī)硬盤的潤(rùn)滑劑，起到探頭和磁盤的表面的磨損和摩擦最小化的作用。

合成方法^{[1][2][4][5][6]}

合成方法1：全氟環(huán)氧化物陰離子聚合法

以全氟環(huán)氧丙烷HFPO為原料，在非質(zhì)子溶劑如一縮二乙二醇二甲醚中以氟離子（來(lái)自堿金屬氟化物，如CsF）為催化劑，得到含酰氟端基的全氟環(huán)氧丙烷齊聚物。

所得齊聚物中的活潑酰氟端基必須經(jīng)過(guò)穩(wěn)定化處理，處理方法有以下幾種：

（1）用SbF₅或AlF₃催化脫一氧化碳：

（2）用堿水解再加熱脫二氧化碳：

合成方法2：全氟烯烴直接光氧化法

以四氟乙烯或六氟丙烯為原料，在低溫下與氧一起紫外光照，氧化聚合而得到結(jié)構(gòu)略有不同的聚醚。除酰氟端基外，主鏈上還存在過(guò)氧化基團(tuán)，例如由六氟丙烯制得的通式為—O—（C₃F₆O）—（—C₃F₆—O—O—）—，粗產(chǎn)物經(jīng)加熱或光照方法消除不穩(wěn)定的過(guò)氧化基團(tuán)，再用元素氟穩(wěn)定端基：

該方法的主要生產(chǎn)工藝流程為：四氟乙烯或六氟乙烯→光氧化聚合→粗醚蒸餾→堿洗或氟化精制→分餾→后處理→調(diào)配→PFPE。

應(yīng)用領(lǐng)域^[1][4][6]

1.電子工業(yè)與化學(xué)工業(yè)

在有化學(xué)腐蝕性和氧化性氣體的工作環(huán)境中，全氟聚醚可用作各種真空泵、壓縮機(jī)的工作介質(zhì)以及閥門的潤(rùn)滑劑。

2.航空航天工業(yè)

由于全氟聚醚的優(yōu)良的黏溫性能、低的蒸發(fā)性、良好的極壓性對(duì)氧化劑具有化學(xué)情性以及不溶于液體燃料等性能，可適用于液體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中的液體燃料和氧化劑系統(tǒng)的齒輪泵、壓力表、金屬接頭及螺紋緊固件等的潤(rùn)滑和密封。

3.核工業(yè)中

在核工業(yè)濃縮鈾生產(chǎn)中，用作超速離心機(jī)的軸承潤(rùn)滑劑必須在130℃時(shí)能抵抗六氟化鈾的化學(xué)沖擊和低蒸汽壓，全氟聚醚是唯一能夠抵抗腐蝕的材料。

4.HFPO齊聚物的應(yīng)用

由HFPO制備的酰氟齊聚物的結(jié)構(gòu)式中的酰氟端基具有很高的反應(yīng)活性，可以進(jìn)一步反應(yīng)生成各種衍生物，并合成相應(yīng)的氟碳表面活性劑，其非極性基不僅有疏水性質(zhì)而且獨(dú)具疏油的性能，該類表面活性劑具有極高的表面活性、穩(wěn)定性，在極低應(yīng)用含量下便能顯著降低水溶液的表面張力，并且具有在溶液中定向吸附并形成膠束的特性，可以用作乳液聚合中的乳化劑，在聚合物分子量不是太高時(shí)，可以阻止單體液滴或聚合物粒子接近締合而產(chǎn)生凝聚，從而穩(wěn)定分散體系。在實(shí)際應(yīng)用中該類表面活性劑還具有較好的溶解性能。

主要參考資料

[1] 何小瑜, 周麗. 全氟聚醚的合成及應(yīng)用[D]. , 2003.

[2] 張恒, 崔若輝, 朱繼偉, 等. 全氟聚醚的合成與性能[J]. 有機(jī)氟工業(yè), 2008, 1(3): 1-34.

[3] 謝宇. 全氟聚醚潤(rùn)滑劑[J]. 合成潤(rùn)滑材料, 2005, 4.

[4] 趙明強(qiáng), 李輝, 張爐青, 等. 全氟聚醚的研究進(jìn)展[J]. 山東化工, 2009, 4: 25-27.

[5] 何小瑜, 吳周安. 陰離子聚合法制備全氟聚醚[D]. , 2003.

[6] 許志國(guó), 張永華. 全 氟 聚 醚 的 制備 與應(yīng) 用[J]. 遼寧化工, 2007, 36(4).