我国隔膜式压缩机制造业经过40多年的发展,已成为一支制造新军。隔膜式压缩机现已广泛应用于核工业、航天、化工、气体工业、医用等行业压缩/输送气体。尤其是强腐蚀/强氧化、剧毒、易燃易爆等特种气体的压缩/输送。我国隔膜式压缩机制造业经过40多年的发展,已成为一支制造新军。隔膜式压缩机现已广泛应用于核工业、航天、化工、气体工业、医用等行业压缩/输送气体。尤其是强腐蚀/强氧化、剧毒、易燃易爆等特种气体的压缩/输送。
但是,随着设备及制造水平的提高,特种气体压缩机专用润滑油却始终没有得到发展,一直在延续几十年前的用法,不能不说是个遗憾。特种气体与普通气体不同,它们如氧气、氟气等具有强氧化性或腐蚀性,所以使用一般润滑油会在短期内产生氧化、变色,粘度增加,使润滑油失去作用,甚至会损坏设备、引起爆炸。在国内各种润滑书籍中,涉及到化学活性气体的压缩时,虽然都提到了这类气体与润滑油作用,应慎重考虑,但均没有提出非常好的建议。如在提及“压缩氧气时,氧气会使矿物油剧烈氧化而爆炸”,但在选用润滑油时却建议“采用无油润滑,或采用蒸馏水加6-8%的工业甘油”。此法笔者认为不妥。
事实上,在国内,大多数压缩特种气体的厂家均在采用氟油中的氟氯碳油进行润滑。而在国外,均使用全氟聚醚润滑油进行润滑。
现在我们将这两种氟油作一个对比:
从发展历程来看:
40年代初期,各国为了适应国防工业的需要,开始生产使用氟氯碳油,但由于产品自身特点的限制,如粘温性质差、 凝点高等原因,使其应用受到很大限制。
50年代末,为降低氟氯碳油的凝点,改进其粘温性能,开始了全氟聚醚油的研究,并在60年代取得了较大进展。
所以,可以这样说,全氟聚醚油是氟氯碳油的替代产品,是含氟油发展的趋势。
一、化学性能分析:
氟氯碳油是烃中的氢原子被氟和氯原子所取代后的产物。
氟在元素周期表中是卤族中的第一个。它是电负性最大的元素,超过了与之最邻近的氯和氧,标准氟电极的势能为2.85V,而氯和氧则分别为1.36V和1.22V。氟是最活泼的非金属元素,能与大部分其它元素反应生成非常稳定的化合物。
键能与键距
键 |
化合物 |
键距,10-8cm |
键能,kj/mol |
C-F |
CF4 |
1.36 |
485.7 |
C-CL |
CCL4 |
1.76 |
328.7 |
C-C |
C2F6 |
1.52 |
347.5 |
从上面可以看到一些键的原子间的能量和距离。从键距上来看,C-F键距仅大于C-H键距,小于C-C键距和C-CL键距。很高的生成热表明C-F键是非常稳定的。C-F键的生成热远大于C-CL键和C-C键。而且,C-F键是氧化状态,不易再被氧化。
也就是说,同等条件下,C-CL键先于C-F键断裂,所以,氟氯碳油不能承受高温,而且断裂后会有氯对设备造成损害。
特点:
在氟氯碳油中,由于分子中的氟(氯)原子强烈的负电性,C-F键能高于C-H键能,C-F、C-Cl键处于氧化状态而C-H键处于还原状态,所以它们具有突出的稳定性、抗强腐蚀、抗强氧化、润滑性能好及分解温度高等优点。
但由于氟原子在空间排列紧密,C-C键的活动性受到很大限制,使其粘温性能变差,凝点明显升高,致使这其应用范围受到很大限制。
全氟聚醚油由于不含氢,保留了全氟碳油的抗强氧化、润滑性能好的特点;又由于它们引进了醚键,主链易于自由旋转、卷曲和松弛,具有高度柔软性,破坏了低温下的结晶性,所以它们具有很好的粘温特性和低的凝点;同时,又由于C-O键能高于C-C键能,进一步提高了它们的热分解温度;此外,产品沸点高,因而蒸发损失少,扩大了全氟聚醚油的使用范围。
从电子结构来看,大多数全氟化合物表现出中性或非极性的特性。
二、性能比较:
1、粘温性质
l 氟氯碳油:氟氯碳油由于分子中引入了部分氯原子,其粘温性质稍有改变。
l 全氟聚醚油:全氟聚醚油分子由于引进了醚键,增加了主链的活动度,因此其粘温性质优于氟氯碳油。
2、密度
氟氯碳油、全氟聚醚油的密度都较大,约为矿物油的2倍左右。密度对油品性能没有影响。
3、凝点
全氟聚醚油的凝点最低,氟氯碳油的凝点随其氯含量降低而升高。
4、材料相溶性
含氟油与大部分金属、橡胶、塑料有很好的相溶性。
1. 金属材料:
但是用铝作为摩擦部件的氧气压缩机和油泵,如氟氯碳油作润滑油,会有铝形成的银灰色固体粉末悬浮在油中,所以不能用于铝及其合金的摩擦件的润滑。
氟氯碳油除了使铜及其合金在49℃变色外,对其他金属在177℃以下是不腐蚀的。这种油不能用于铝的螺纹处或存在高剪切力的铝制零件,否则会引起爆炸,形成铝的卤化物和碳粒。
全氟聚醚油则不存在此类问题。
2. 橡胶、塑料材料:
氟氯碳和全氟聚醚油对大部分橡胶、塑料有很好的相溶性。
5、润滑性能
用四球机测定最大无卡咬负荷,氟氯碳油最高,全氟聚醚油次之,但都比一般矿物油高。
6、 热安定性
全氟聚醚油一般为260-300℃,氟氯碳油为220-280℃。这说明全氟聚醚油更耐高温。
7、其他性能
1、环保性:由于氟氯碳油中含有氯,所以在欧美等国家已经被限制使用或禁止使用此类产品。
2、 对设备安全:由于氟氯碳油中含有氯,在工作状态下会有游离氯,对设备造成腐蚀,从而对设备造成损失以及产生生产隐患。
3、 从发展趋势上来看,全氟碳以及氟氯碳油为50年代产品,而正是为了改变其性能,扩大使用范围,60年代国际上开始了全氟聚醚油的研制。所以,全氟聚醚油是含氟润滑剂的发展趋势。
8、结论:
在含氟润滑剂中,目前发展的趋势是全氟聚醚油,尤其在特种气体行业中,由于氟氯碳油不可克服的缺点,所以全氟聚醚虽然价格相对要贵一些,但凭借出色的性能价格比,势必获得更广泛的应用。
北京恩欧凯润滑密封技术开发有限公司与国际上知名厂家合作生产了RISSOIL(润石) Crystal(水晶)系列全氟聚醚产品,在国内气体行业得到了广泛应用,使用效果优异,获得了广大用户的好评。
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