氟硅油

氟硅油

摘要：氟硅油因结合了硅油和氟碳化合物的双重性质而具有卓越的耐候性、耐高低温性、化学稳定性和防水防油性, 可作为润滑剂、消泡剂、表面处理剂、脱模剂和添加剂广泛用于化妆品、石油、皮革、纸张和药物等领域, 并成为材料领域的新研究热点，本文首先介绍了什么是氟硅油，然后讲述了氟硅油的性能以及因它优异的性能在生活中应用，最后展望了氟硅油的发展方向及前景。

关键词：氟硅油，性能，应用，发展趋势

含氟烷基聚硅氧烷俗称氟硅油是指聚合物中含有C-F 键、C-Si 键和Si-O-Si 键，但不含Si-F 键，且氟化的碳基团不直接连在硅原子上，中间有间隔基团的一类聚合物，氟硅油系列可分为油、脂以及润滑剂三大类, 该系列产品除了具备氟硅材料共有的特性外, 还有着其他普通油类产品无法比拟的高效润滑性。

1 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优点，因而表现出优良的耐候性、耐高低温性、化学稳定性和防水防油性，广泛地应用于宇航、汽车、机电和电子机械等摩擦领.

1.1 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分子组装膜，可极大地降低摩擦副的摩擦因数，延长设备的使用寿命。因此氟硅油的摩擦性能比一般矿物油要好，尤其是高负荷性能，用四球机测定其最大无卡咬负荷较高。

谷国团等制备了二甲基-γ-全氟辛酰氧丙基硅烷单分子膜，实验表明其表面自由能很低，对水的接触角高达110°，可以很好地降低摩擦因数。冯欣研究了两种含氟硅油作为聚α-烯烃基础油中添加剂时的摩擦性能。试验表明，低载荷时，磨斑中仅有少量的硅和氟，但在高载荷时，产生了大量的含硅和含氟的摩擦产物。这些活性组分受到金属表面能的影响，紧紧地吸附在金属表面，形成了吸附膜和摩擦化学反应膜，从而可以提高摩擦副的抗磨减摩性能。姜克娟等发现，含γ-

三氟丙基侧链的氟硅油的润滑性能不如酯类润滑油，但是优于甲基硅油，尤其是在其侧链引入氯元素后，极压性能优于酯类润滑油，且不腐蚀金属。李战雄等研究了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润滑性能优于甲

基硅油和氯代苯基硅油，且闪点较高、化学稳定性极好，常用于航空器、回转计和加速度计等的润滑。

1.2 高温性能

氟硅油主链是≡Si-O-Si≡键组成，具有与无机高分子类似的结构，键能很高，加之C-F 键的屏蔽保护，所以具有较好的高温性能。与矿物油及其他润滑油相比，氟硅油类润滑油具有非常好的耐热性、粘温性能、热氧安定性、较低的高温蒸发损失和高闪点等高温性能。氟硅油优异的高温性能使之成为航空发动机用高温润滑油的候选润滑材料之一。氟硅油具有优异的粘温性能, 但其耐高温性能有限, 通过加入抗氧剂可以提高其使用温度。热氧化安定性是表征航空润滑油使用性能和等级的主要指标之一, 是决定航空润滑油最高使用温度的重要参数。

姜克娟系统地研究了国内几种氟硅油的高温性能，包括高温热氧化安定性、粘温特性和高温蒸发损失等。热氧安定性是表征润滑油使用性能的主要指标之一，是决定润滑油使用温度的重要参数。加入抗氧剂有利提高氟硅油的热氧安定性，Caporiccio 等研究了金属化合物作为抗氧剂的作用机理，研究了易溶于氟硅油且高温下能抑制氧化和减少磨损的添加剂。姜克娟还对国内几种含γ-三氟丙基的氟硅油进行了试验，并与俄罗斯的同类产品BT—301 进行了比较。试验表明，金属（特别是铁）的有机化合物可以提高氟硅基础油的抗氧化性能，且硅醇铁化合物抗氧剂在氟硅油中具有较好的溶解性能和抗氧化性能。王昌尧通过化学合成制备了两种新型的氟硅油，并研究了3，5-双（三氟甲基）苯基甲基硅油的热稳定性。试验表明，含量为20%摩尔分数的3，5-双（三氟甲基）苯基甲基硅油的热稳定性最好，失重10%质量分数时的温度为265.2 ℃

2 氟硅油的应用

氟烃基硅油具有优异的耐油、耐溶剂、耐化学试剂性能, 并具有润滑、憎水、憎油、脱模、消泡及抗污性。适用作经常接触湿气、高温、溶剂、燃料及化学药品的真空泵或齿轮用润滑油, 各类体系用消泡剂,特别是溶剂基洗涤液用消泡剂。由于氟烃基硅油的相对密度较大, 而适用作惯性导航系统作漂浮介质,利用长链氟烷基的优异耐溶剂性, 使其可用作气相色谱的分离相。共聚物的边缘润滑性优良, 较之均聚物更适合用作润滑脂基础油, 利用氟烃基硅油的表面活性,特别是

它的憎水、憎油、防污性, 已被大量用作高档织物及皮革等的后加工整理剂。

三氟丙基硅油的润滑性超过了氯苯基硅油而大大优于二甲基硅油, 在高负

荷条件下,甚至优于矿物油。但三氟丙基硅油的黏温性还不很满意, 不能用作-

40 ℃下使用的润滑油或- 18 ℃下使用的飞机液压油。随后各种改进的氟烃基硅油不断问世。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, 可有效提高体积模数及润滑性, 并降低相对密度及起泡性, 故适用作高性能飞机的液压油。

长链氟代烷基硅油不仅适用作润滑脂基础油,而且也适用作工作油、化妆品纤维及织物的憎水、憎油、防污整理、电绝缘油及涂料、塑料的改性剂。氟烃基硅油, 特别是长链( C4 ~ 12 ) 全氟烷基硅油的表面张力不仅低于其他改性硅油

及二甲基硅油,且大大低于合成纤维及织物的表面张力, 因而, 适用作织物的高

效憎水、憎油及耐脏整理剂, 水体系及非水体系的高效消泡剂。由于氟烃基硅油的折射率多在1. 39~ 1.40 之间, 低于二甲基硅油( 1. 403) , 故氟烃基硅油对织物的染色增深也有效果。此外, 含CF3CH2CH2-的硅油还可用作耐热、耐酸玻璃布的柔软整理剂, 如高温下排酸气以及炭黑生产过程中使用的玻璃布过滤器的柔

软整理, 可大大提高使用寿命。

还有资料报道, 在氟烃基硅油中混入少量含芳氨基的硅油即可用作工作油, 应用在风扇离合器、黏性联轴节及减震介质等方面。

3 发展趋势

氟硅油因结合了有机硅和氟碳化合物的双重性质, 具有卓越的耐候性、耐高低温性、耐化学品稳定性、防水防油性等特点, 在涂料、机械、织物整理方面的应用越来越广泛; 另外, 在皮革化学品、造纸化学品、电子工业、金属加工等领域都有涉及, 在医疗、药物、化妆品等领域也有潜在应用价值。氟硅油的发展方向为: 1)引入长链氟烃基或含氧原子的氟烃基产品的开发。将长链含氟烃基或含氧原子的氟烃基引入聚硅氧烷分子结构中所制得的氟硅油, 既保持了硅油固有的优良

的耐高低温性能、粘温性能等, 且长链含氟烃基等的引入, 又能使氟硅油的防水、耐油、耐溶剂性能提高, 可赋予材料独特的性能。如长链( C4~ 12 )全氟烷基硅油的表面张力不仅低于其他改性硅油及二甲基硅油, 且大大低于合成纤维及织物

的表面张力, 因而, 适用作织物的高效憎水、憎油及耐脏整理剂, 水体系及非水体系的高效消泡剂。