全氟聚醚

背景及概述^[1][2][3]

全氟聚醚是一种新型的含氟化合物。一般可分为低分子量不饱和以及较高分子量的饱和全氟聚醚。低分子量的不饱和全氟聚醚可作为改性聚四氟乙烯材料(PTFE)中使用的良好共聚单体，而且还可以用作氟橡胶中使用的硫化剂。在聚合四氟乙烯时，只要添加少量的不饱和全氟聚醚，就能大大改善聚四氟乙烯(PTFE)材料的性能。较高分子量的饱和全氟聚醚常称为氟醚油，是一种特殊的润滑剂，具有优越的物理化学性能，主要用于真空系统的工作油和润滑油、润滑脂。由于具有极高的稳定性、安全性，特别是在尤为苛刻条件下工作时所表现的高度可靠性，因此，没有任何一种工作介质能在如此严酪的环境下与全氟聚醚油相媲美。

全氟聚醚与烃类聚隧分子结构基本相似，只是以更强的C-F键代替了C-H键，主链中的C-O键赋予了分子链的柔软性。氟原子的电负性大，使得分子之间的吸引力小，具有更小的表面张力，因此全氟聚醚在宏观上表现出更好的渗透性和润滑性。全氟聚醚分子中的C-F键对主链的“屏蔽”作用使其具有非常高的化学惰性、不易燃性、抗氧化性、抗腐蚀和辐射性，其热稳定性、润滑性和绝缘性明显优于烃类聚醚。作为润滑剂，只有全氟聚醚具有-100~400℃的使用温度范围，而且几乎没有剪切变稀的现象发生，即使是在很高的剪切速率下仍然保持定的粘度而且始终保持低挥发性。由于其分子中不含氯，因而在高负载轴承中使用，不会因为受压而对轴承产生腐蚀，这些特点使得全氟聚醚广泛用作计算机硬盘的润滑剂，起到探头和磁盘的表面的磨损和摩擦最小化的作用。

合成方法^{[1][2][4][5][6]}

合成方法1：全氟环氧化物阴离子聚合法

以全氟环氧丙烷HFPO为原料，在非质子溶剂如一缩二乙二醇二甲醚中以氟离子（来自碱金属氟化物，如CsF）为催化剂，得到含酰氟端基的全氟环氧丙烷齐聚物。

所得齐聚物中的活泼酰氟端基必须经过稳定化处理，处理方法有以下几种：

（1）用SbF₅或AlF₃催化脱一氧化碳：

（2）用碱水解再加热脱二氧化碳：

合成方法2：全氟烯烃直接光氧化法

以四氟乙烯或六氟丙烯为原料，在低温下与氧一起紫外光照，氧化聚合而得到结构略有不同的聚醚。除酰氟端基外，主链上还存在过氧化基团，例如由六氟丙烯制得的通式为—O—（C₃F₆O）—（—C₃F₆—O—O—）—，粗产物经加热或光照方法消除不稳定的过氧化基团，再用元素氟稳定端基：

该方法的主要生产工艺流程为：四氟乙烯或六氟乙烯→光氧化聚合→粗醚蒸馏→碱洗或氟化精制→分馏→后处理→调配→PFPE。

应用领域^[1][4][6]

1.电子工业与化学工业

在有化学腐蚀性和氧化性气体的工作环境中，全氟聚醚可用作各种真空泵、压缩机的工作介质以及阀门的润滑剂。

2.航空航天工业

由于全氟聚醚的优良的黏温性能、低的蒸发性、良好的极压性对氧化剂具有化学情性以及不溶于液体燃料等性能，可适用于液体燃料火箭发动机中的液体燃料和氧化剂系统的齿轮泵、压力表、金属接头及螺纹紧固件等的润滑和密封。

3.核工业中

在核工业浓缩铀生产中，用作超速离心机的轴承润滑剂必须在130℃时能抵抗六氟化铀的化学冲击和低蒸汽压，全氟聚醚是唯一能够抵抗腐蚀的材料。

4.HFPO齐聚物的应用

由HFPO制备的酰氟齐聚物的结构式中的酰氟端基具有很高的反应活性，可以进一步反应生成各种衍生物，并合成相应的氟碳表面活性剂，其非极性基不仅有疏水性质而且独具疏油的性能，该类表面活性剂具有极高的表面活性、稳定性，在极低应用含量下便能显著降低水溶液的表面张力，并且具有在溶液中定向吸附并形成胶束的特性，可以用作乳液聚合中的乳化剂，在聚合物分子量不是太高时，可以阻止单体液滴或聚合物粒子接近缔合而产生凝聚，从而稳定分散体系。在实际应用中该类表面活性剂还具有较好的溶解性能。

主要参考资料

[1] 何小瑜, 周丽. 全氟聚醚的合成及应用[D]. , 2003.

[2] 张恒, 崔若辉, 朱继伟, 等. 全氟聚醚的合成与性能[J]. 有机氟工业, 2008, 1(3): 1-34.

[3] 谢宇. 全氟聚醚润滑剂[J]. 合成润滑材料, 2005, 4.

[4] 赵明强, 李辉, 张炉青, 等. 全氟聚醚的研究进展[J]. 山东化工, 2009, 4: 25-27.

[5] 何小瑜, 吴周安. 阴离子聚合法制备全氟聚醚[D]. , 2003.

[6] 许志国, 张永华. 全 氟 聚 醚 的 制备 与应 用[J]. 辽宁化工, 2007, 36(4).