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神奇妙用氟硅油

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氟硅油因在硅原子上引入了三氟丙基,不仅具备甲基硅油的基本特性,还展现出卓越的耐油、耐溶剂以及化学稳定性。在极压条件下,其具有良好的润滑性,广泛应用于化妆品、石油、皮革、纸张和药物等众多领域,可作为润滑剂、消泡剂、表面处理剂、脱模剂和添加剂。在开放系统中,氟硅油能在 - 40 至 240℃的温度范围内使用。


一、用作润滑剂


氟硅油在基材表面可通过化学吸附形成分子组装膜,外层化学组成为 - CF3,具有极高的疏水疏油性,能大幅降低基片摩擦系数,使其在低负荷下具备良好的耐磨性。


当三氟丙基硅油作为润滑脂基础油时,可显著提升钢与钢边界之间的润滑性。对于钟表工业和微机械工业而言,由于此类化合物的表面能最低可达 20mN/m,能降低表面摩擦系数,因而可用作高级润滑剂。由氟硅油、全氟聚醚、聚苯醚等配制的润滑剂,可用于唱片驱动机、激光打印机及其他电子机械的润滑,在持续耐 121℃以上高温且每分钟 1.4 百万高转速条件下不分解,使被润滑物性能可靠。


典型应用包括:


  1. 处理化学反应气体的真空泵润滑油。
  2. 极低温和极高温环境中轴承的润滑。
  3. 在蒸汽动力循环系统中使用,因其对燃料及其他化学品具化学惰性。
  4. 用作增稠润滑脂的基础油。
  5. 作为钟表工业和微机械工业的润滑脂基础油。


二、用作织物、皮革、纸张等的表面处理剂


氟硅油常用于织物、皮革等的防水、防污整理,且具有拒油性和拒溶剂性。一般含 8 - 10 个全氟碳原子的烷基链可达到最大的防水拒油效果。对于碳原子数目相同的含氟有机硅聚合物,直链的防水拒油性能比支链更有效。


例如:


  1. 含七氟异丙氧丙基(或乙基)侧链的氟硅油,其独特的 T 形含氟结构赋予产物良好的氟屏蔽效应,用于织物整理可极大改善织物的拒水拒油、防污性能。
  2. 用巯基硅油和含氟单体(如氟代丙烯酸酯)制备的氟硅油,用于纺织品尤其是纤维制品后可改善其防油性能。
  3. 将烯丙基硅氧烷与含氟硫醇在 AIBN 存在下,于 100℃ - 105℃反应得到的氟硅油用于棉织物整理,整理后的织物经干洗、湿洗后仍具有良好的防水拒油效果。
  4. 以全氟烯烃、羟基硅油、环氧乙烷、二异氰酸酯为原料合成氟硅改性聚氨酯防水防油整理剂,用于织物、皮革等纤维织物的防水防油整理,使其具有优异的防水、防油性,同时增加柔软度、滑爽感和弹性。
  5. 以大分子含氢硅油与含氟烯烃在催化剂下聚合得到氟硅油,聚合物中含氟量可控,可广泛用作纺织品、纸张、金属、玻璃、陶瓷等表面的防水防油处理以及塑料、橡胶的脱膜剂和输水输油管道的减阻处理剂。
  6. 用氟硅油浸渍的玻璃棉具有极佳的防水、防油及耐腐蚀性能,用于氯碱工业除雾器中,脱水效率显著提高,减少设备腐蚀,使除雾器使用寿命大幅延长并提升液氯、氯化氢的质量。
  7. 以含烯基的氟硅油为基础聚合物配置成的溶剂型产品,可用作剥离剂,对各种基材(纸、塑料膜)有良好黏附性。
  8. 将氟硅油、氨基硅油、环氧硅油、聚醚硅油、阳离子 / 非离子混合表面活性剂以及去离子水在 56℃ - 60℃混合搅拌 3h - 5h 制成油剂,用于碳纤维拉丝生产过程中,油剂在单丝表面均匀成膜,既能防止单丝之间粘连和并丝,又能防止在生产过程中纤维表面与辊筒的摩擦与磨损,具有优异的平滑性、抗静电性、集束性和自乳化性。


三、用作涂料添加剂


含氟硅油涂料具有耐高温、疏水、拒油、耐溶剂、耐候等性能。将其用于海洋舰船的防污涂料,性能优于有机硅的自抛光涂料,为开发无毒船底防污涂料提供新途径;用于沙漠地带太阳能装置的防护涂料,能发挥其表面能低、有自洁作用的优势;因其成膜的低磨擦性,用作磁记录介质的润滑和防护涂料及一些光学仪器、设备,如摄像机和照相机的透镜保护涂层。


由含端羟基的氟硅油、小分子硅氧烷、纳米二氧化硅、十溴二苯乙烷等配制的涂料,具有优异的阻燃性、耐溶剂性、耐油性、耐高低温性及良好的自洁性,涂层表面更光滑,可一次成膜,持久使用,使用寿命可达 20 年以上。将(甲基)丙烯酸含氟酯、含烯基烷氧基有机硅烷、烯类单体进行共聚,所得产物研制成含氟硅共聚物的水性涂料,对各种基材有优异的粘结力,其涂膜具有优异的耐酸、耐碱和耐久性。


四、用作消泡剂


由于氟烃基硅油,特别是长链全氟烷基硅油的表面张力比其他硅油更低,因而由其配制的消泡剂对降低各种起泡体系的表面张力更有效,效果优于其他硅油消泡剂。均聚型及共聚型氟烃基硅油均可用作消泡剂。氟硅油消泡剂可应用于石油、纺织、合成橡胶及树脂工业,涂料及油墨工业,食品加工及发酵工业以及医疗应用等。


五、      氟硅油二次产品的应用


1.    氟硅脂、氟硅膏

氟烃基硅油可用作基础油,加入增稠剂、稳定剂及改性添加剂可制备氟硅脂、氟硅膏。当三氟丙基硅油用作润滑脂基础油时,可显著改善钢 - 钢的边界润滑性。它既可单独使用,也可与二甲基硅油或甲基苯基硅油混用,其润滑性明显优于氯代苯基硅油,在高负荷下甚至优于矿油类润滑脂。增稠剂由产品形态可分为锂皂系(氟硅脂)或白炭黑、硅树脂(氟硅膏)。由基础油、增稠剂及改性添加剂混合得到的粗产物,最后还须移入三辊机中进一步研磨,以获得均匀的不含粗粒子增稠剂或改性添加剂的氟硅脂或氟硅膏。


氟硅脂适用于 - 70 ~ 252℃,可用于接触化学试剂的高速、重负荷轴承的润滑,接触腐蚀性化合物的阀门的润滑与密封等。氟硅膏可用作高真空硅膏,用于接触苯类溶剂部位的润滑与密封。


2.    氟硅脱模剂:

氟硅油可用于制备脱模剂,具有良好的抗黏性及润滑性、不腐蚀模具、无毒安全,可在模塑、浇注、封装及涂布等工艺中使用。以氟硅油为基础聚合物配置成的乳液型或无溶剂型产品,可用作纸张隔离剂,性能独特。

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