羧酸端基Y型全氟聚醚的氟谱解析及结构表征

全氟聚醚及其衍生物(PFPEs)是一类高附加值的含氟聚合物,特异的理化性质使其具有较好的商业前景。目前国内相关产品严重依赖进口,对PFPEs的研究比较缺乏,尤其对Y型PFPEs的研究非常少,亟需加强对相关领域的开发和研究。核磁共振氟谱(^(19)F NMR)是解析PFPEs结构的重要技术,但由于技术封锁、制备困难等原因,有关Y型PFPE羧酸(PFPE-CA)的^(19)F NMR谱图解析尚不完善。本研究采用合适的制样条件,得到了清晰的Y型PFPE-CA的^(19)F NMR谱图,并对主链和端基中不同化学环境的F原子化学位移进行归属。对谱峰进行积分可计算活性混合物的组成以及样品的数均分子量。该分析方法准确、快捷,可为Y型PFPEs的生产及分离技术的突破提供研究基础。

Z型全氟聚醚的合成及应用研究进展

对四氟乙烯光氧化反应、过氧基团的去除和端基处理合成Z型全氟聚醚的过程进行了系统论述,并深入分析了光氧化反应机理。按照Z型全氟聚醚端基类型的差异,分别介绍了带惰性端基和功能性端基Z型全氟聚醚的应用进展,分析了现有合成工艺存在的问题及解决方法,以期为Z型全氟聚醚的合成及应用研究提供有益参考。

全氟聚醚改性丁苯橡胶的制备及其性能研究

第一部分选用全氟聚醚甲酯(PFPE-A)作为原料,用其与丁苯橡胶进行接枝得到(PFPE-A-SBR),通过FT-IR、1H-NMR进行表征分析,PFPE-A成功与SBR进行接枝,然后将其作为一种改性剂,将其与SSBR共混,制备成氟改性SSBR硫化胶。通过调控不同投料比的全氟聚醚–丁苯改性剂(PFPE-A-SBR),用于改性SSBR胶料,提升胶料的综合性能,结果表明:对SSBR的力学性能和静摩擦系数没有影响。PFPE-b-SBR可以改善SSBR的耐低温性,玻璃化转变温度升高约4℃,损耗因子的峰值提高了约14%。另外,一些微交联的PFPE-A-SBR在SSBR交联网络中起到良好的滑动作用,可以降低SSBR分子链之间的相互作用。

基于DFT的阴离子聚合法合成全氟聚醚的机理研究

全氟聚醚(PFPE)是一种在室温下性状为液态的稳定聚合物,仅由碳、氟、氧三种元素组成,根据原料、工艺的不同可分为Y、Z、D和K型全氟聚醚。其结构与长链烃类润滑油结构类似,不同的是全氟聚醚油中氟原子取代了氢原子与碳相连,形成了碳氟键(C-F)结构,而氟原子具有更强的吸电子能力,相比于碳氢键(C-H),C-F键兼具高键能短键长的优势。全氟聚醚聚合链中含有大量的高挠性强共价键——醚键(C-O-C)以及长直链的碳碳单键,使聚全氟异丙醚油具有良好的黏温性能和宽液体范围等特性。此外,全氟聚醚中氟原子的强电负性使聚合物分子本身的范德华力较小,这会引起聚合物的表面张力降低,使得全氟聚醚有着良好的润滑性和密封性,因此全氟聚醚润滑油被广泛应用于航空航天、核工业、电子工业等特殊领域[1]。

全氟聚醚聚合物及其功能复合材料的研究进展

全氟聚醚(PFPE)聚合物具有极低的表面张力、低摩擦系数、优异的润滑性能和良好的疏水疏油性能,被广泛用作航空航天、核工业、真空、电子等领域的润滑材料以及合成功能复合材料的反应中间体。近年来,基于PFPE聚合物的含氟功能复合材料在一些新兴领域受到广泛关注。本文首先介绍了PFPE聚合物在润滑材料领域最新的研究进展,重点阐述了目前PFPE润滑剂在抗磨、防锈和PFPE基础油抗爬移方面存在的不足,并分析了其原因;其次概述了PFPE聚合物在功能涂层、含氟聚氨酯材料、氟橡胶以及类玻璃(Vitrimers)材料方面的研究进展和应用前景,并介绍了一些含氟功能复合材料的制备工艺;最后展望了PFPE聚合物未来的研究重点和发展趋势,旨在为拓宽PFPE聚合物的应用领域,开发高附加值的PFPE衍生产品提供思路。

双端硅氢全氟聚醚-b-聚硅氧烷在丁腈橡胶中的性能

以全氟聚醚烯丙基醚和3种双端含氢硅油(PSi-H)为原料,制备了3种双端硅氢全氟聚醚-b-聚硅氧烷(PFPE-b-PSi-H)减磨剂,然后添加到丁腈橡胶(NBR)中制备了改性NBR。采用FTIR和^(1)HNMR表征了PFPE-b-PSi-H的结构,并对改性NBR的磨损与摩擦系数、拉伸性能与硬度、DMA和TGA进行了测试。结果表明,当选用Si—H键中H的质量分数为0.115%的PSi-H时,所制备PFPE-b-PSi-2使改性NBR的性能达到较佳效果。与NBR相比,当PFPE-b-PSi-2含量为NBR质量的2.0%时,制备的改性NBR的阿克隆磨耗体积从0.250 cm^(3)降至0.125 cm^(3),静摩擦系数从2.589降至1.402,动摩擦系数从2.176降至1.209,拉伸强度从21.4 MPa提高到24.2 MPa,邵氏硬度A从81降至79度,玻璃化转变温度从1.7℃提高到5.7℃,损耗因子从0.73提高到0.78,10%热失重温度提高65℃,残炭率提高9.47%,表明该减磨剂能够降低NBR内部链段运动受到的阻力及表面磨损,优于双端十八烷基全氟聚醚酰胺(损耗因子为0.75)。

Z型全氟聚醚的结构表征

具有功能性端基的全氟聚醚具有优异的化学稳定性及较强的加工可塑性,被广泛用于航天航空、电子、化工等领域。在其制备及应用过程中,基于核磁共振技术的结构表征和解析至关重要。然而由于全氟聚醚及其活性化合物的结构复杂、分子量大且分布较宽,因此在核磁测试中存在制样难、主链骨架结构和端基难以分辨和归属等问题,进而影响对全氟聚醚的定性定量分析。针对Z型惰性及活性全氟聚醚的结构解析,系统考察了不同种类氘代试剂和含氟助溶剂的复配、样品浓度、测试条件等因素的影响,探索得到较优的核磁样品制备条件;进一步分析了Z型全氟聚醚混合物的氟谱,确定了全氟聚醚的主链结构和端基的归属;利用端基分析法计算得到分子量及聚合度、两组分全氟聚醚混合物组成。

全氟聚醚基磁性流体的制备及性能分析

本文利用热分解法制备了一种小尺寸、高结晶、单分散Fe_(3)O_(4)纳米颗粒,在其表面进行功能化后通过相转移方法分散到全氟聚醚中,制备了不同固液比值的全氟聚醚磁性流体。利用XRD、TEM和振动样品磁强计对Fe_(3)O_(4)纳米颗粒进行了表征,对不同固液比值磁性流体的黏度、比重、饱和磁化强度等性能进行对比测试分析,发现随着固液比值的增大,上述值均相应变大,当固液比为0.6时达到最大值,且有很好的稳定性。该磁性流体可应用于活性气体动密封等领域中。

全氟聚醚羧酸分子量的测定方法研究

全氟聚醚羧酸是合成全氟聚醚衍生物的关键中间体之一,平均分子量在500~15000之间,其分子量大小对后续应用至关重要。本文分别采用端基返滴定法和19F核磁共振法间接测定全氟聚醚羧酸的分子量,并对两种检测手段进行比较分析。结果表明,采用端基返滴定法测定全氟聚醚羧酸的分子量,方法可靠且稳定性好,结果准确度高、操作简便。

基于二氧化硅和全氟聚醚的不锈钢易清洁涂层的制备与性能

介绍了一种不锈钢易清洁涂层的制备方法。先采用硅溶胶和硅氧烷混合物通过溶胶凝胶法对不锈钢表面进行处理,使其表面形成玻璃态的二氧化硅涂层,继而接枝纳米级全氟聚醚涂层,形成柔软的疏油疏水涂层。与常用易清洁有机硅涂层的对比表明,自制涂层的物理性能、可靠性、易清洁性和耐久性都表现得更为突出,可应用于厨房电器等产品,极大地提升用户的使用体验。

表面织构钛合金的干摩擦和全氟聚醚油润滑下的摩擦学性能研究

利用激光加工技术在钛合金表面构造不同凹坑直径和密度的织构图案,采用UMT摩擦磨损试验机考察了不同织构形貌钛合金在干摩擦及全氟聚醚油润滑下的摩擦学性能,利用表面轮廓仪、扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对摩擦前后的表面形貌及磨痕成分进行观察分析.研究结果表明:干摩擦条件下,织构结构及其几何形貌显著影响凹坑容纳磨屑能力和表面接触应力,凹坑直径为200μm,织构密度为8.7%的钛合金表面减摩抗磨性能最好,与未织构相比其摩擦系数和磨损率分别降低了23.0%和39.7%,这主要由于凹坑可收集磨屑,减少第三体磨损;全氟聚醚油润滑条件下,表面织构影响流体润滑状态和摩擦表面金属氟化物生成,凹坑直径为200μm,织构密度为8.7%的表面具有更好的减摩抗磨效果,与未织构相比其摩擦系数和磨损率分别降低了17.4%和30.6%,这主要由于织构表面摩擦过程生成更多FeF_2,起到减摩抗磨作用.

全氟聚醚润滑油的摩擦学研究进展

对全氟聚醚(PFPE)作为润滑油的研究和应用进行了综述,介绍了PFPE的基本性能,分析了其在大气及真空环境中的摩擦磨损性能,评述了PFPE在大气及空间条件下的润滑和失效破坏机理,指出了发展新型空间润滑剂的必要性.

单晶硅表面全氟聚醚润滑膜的制备及摩擦特性研究

利用浸涂技术在单晶硅基片上成功地制备出极性全氟聚醚润滑膜 ,在 DF- PM型动 -静摩擦系数精密测定装置上考察了润滑膜的摩擦特性 ,并采用接触角测定仪和 X射线光电子能谱仪对润滑膜的表面性质和化学状态进行了表征 .结果表明 ,与基片相比 ,经烘烤处理后的全氟聚醚润滑膜同钢对摩时的摩擦系数显著降低 .经 6 0次摩擦后 ,摩擦系数迅速增大到 0 .2 2左右 ,此时润滑膜被磨穿 ;此后摩擦系数缓慢增加 ,当摩擦次数达到 2 0 0次左右时 ,摩擦系数稳定于 0 .42附近 ,低于单晶硅片相应的摩擦系数 .这可能是由于基片表面的全氟聚醚在滑动过程中向钢球表面发生转移所致 .

无机类富勒烯MoS_2对全氟聚醚润滑脂真空摩擦学性能的影响

采用X射线衍射谱和透射电镜对类富勒烯二硫化钼的结构和形貌进行表征;采用真空四球摩擦试验机研究其作为添加剂对全氟聚醚润滑脂的摩擦学性能的影响;采用光学显微镜测试试验后钢球磨斑直径,采用能量色散谱仪和扫描电镜分别对磨斑的表面成分和形貌进行分析表征。结果表明,类富勒烯二硫化钼能够改善全氟聚醚润滑脂在真空下的摩擦学性能,使摩擦因数降低、磨斑减小,且使磨损表面变得平滑。

全氟聚醚润滑剂及其摩擦学特性研究

本文综述了全氟聚醚(PFPE)润滑油和脂的物理、化学性质和摩擦学特性,同时还对它们的制备方法和应用情况进行了论述。

耐摩擦型全氟聚醚硅氧烷的制备与性能

以K型全氟聚醚醇、K型三羟基全氟聚醚、双端Z型全氟聚醚醇、烯丙基氯和三甲氧基硅烷为原料,氯铂酸为催化剂,通过硅氢加成制备了三类全氟聚醚硅氧烷。用FTIR、~1HNMR对K型全氟聚醚硅氧烷的结构进行了表征,并利用接触角和耐摩擦实验对全氟聚醚硅氧烷的耐摩擦性能进行了测试,考察了全氟硅氧烷链结构、含量、相对分子质量和硅氧烷水解促进剂对涂层耐摩擦性能的影响。结果表明:质量分数为0.1%的三类全氟聚醚硅氧烷涂层对水和正十六烷的接触角均分别高于113.1°和65.2°,具有良好的疏水疏油性能。双端Z型全氟聚醚硅氧烷(Mn=2 500)的耐摩擦性能最好,在负载质量为1 035 g时,经钢丝绒循环摩擦2 500次后,水接触角仍可保持100°以上。在K型全氟聚醚三硅氧烷(Mn=2 800)喷涂液中,添加质量浓度为0.5 mg/L的乙酸和质量分数为0.5%的异丙醇混合硅氧烷水解促进剂,可将涂层的耐摩擦性能从1 000次提升到1 100次。

磁存储硬盘表面全氟聚醚衍生物润滑膜的X射线光电子能谱研究

利用 Ｘ Ｐ Ｓ分析了计算机硬盘表面全氟聚醚衍生物润滑膜的结构．结果表明，根据 Ｘ Ｐ Ｓ谱图中的 Ｃ１ｓ 峰位可以分辨润滑剂化学结构式中各官能团；根据硬盘衬底的 Ｃ— Ｏ 基团和 Ｐ Ｆ Ｐ Ｅ的 Ｆ— Ｏ 基团的 Ｏ１ｓ 峰强之比可以确定硬盘表面润滑膜的厚度；因工艺条件不同，膜厚处在１．５～６．０ ｎｍ

全氟聚醚油基磁性液体的制备及耐腐蚀性能研究

采用电弧放电法，在50％CH4＋20％H2＋30％Ar的混合气氛中制备了C包覆Ni纳米粒子。以C包覆的Ni纳米粒子为磁性粒子、油酸为表面活性剂、全氟聚醚油和少量硅脂的混合液为基液制备了耐腐蚀、高粘度全氟聚醚油基磁性液体。制备的全氟聚醚油基磁性液体具有较好的耐腐蚀性能，磁性液体在25℃粘度为9—25Pa·s，在85℃粘度为2～16Pa·s，室温下饱和磁化强度为5．19～17．83A·m^3／kg。

全氟聚醚酰胺磺酸钠稠油降粘剂的合成和表面活性

以全氟聚醚羧酸为原料,合成了全氟聚醚酰胺磺酸钠稠油降粘剂(ANF),考察了反应条件对目的产物的影响。将全氟聚醚羧酸分离为3个不同馏分作原料,得到3个目的产物,并测定它们的结构和表面活性。红外光谱分析的结果表明,它们均为全氟聚醚酰胺磺酸钠(分别标记为ANF-Ⅰ,ANF-Ⅱ和ANF-Ⅲ)。前两个化合物具有很高的表面活性,在14％的乙醇溶液中,ANF-Ⅰ和ANF-Ⅱ的含量为0.1％时,表面张力分别为24.08和25.77 mN/m,与含量高10倍的碳氢表面活性剂的表面张力相当。

全氟聚醚改性超高相对分子质量聚乙烯复合材料的性能研究

通过添加全氟聚醚(PFPE)对超高相对分子质量聚乙烯(PE-UHMW)进行改性,研究了PFPE含量对PEUHMW复合材料力学性能及摩擦磨损性能的影响,采用热重分析仪和差示扫描量热仪分析了复合材料的热性能,同时利用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌。结果表明,当PFPE添加量为3%(质量分数,下同)时,改性复合材料的摩擦因数、体积磨损相对未改性的分别降低20.8%、59.4%,摩擦磨损性能改善显著;改性后的复合材料其力学性能和热性能略有提升;未改性复合材料磨损机理主要表现为黏着磨损和塑性变形,改性复合材料则表现为疲劳磨损,伴有轻微的塑性变形。