含氟功能材料PPT课件
氟化工企业
主要产品
美国DuPont, 3M; 英国 ICI; 日本 Daikin, 旭硝子; 法国 阿珂玛 ; 比利时 Solvay
全氟离子膜,含氟织物整理剂, 光纤涂覆材料,含氟医药, 医用含氟材料,新型含氟农药, 高性能氟树脂,氟橡胶, 超细粉末聚四氟乙烯,可熔性聚四氟乙烯, 常温固化型氟树脂涂料
CF2=CF2
+ CF=CF
O
O
C
F3C
CF3
共聚
(CF CF)x (CF2CF2)y
O
O
C
F3C
CF3
透明氟树脂 Teflon AF的结构
O OH CH2 CH2 OH+ F3C CF3
CH2-CH2
O
O
Cl2
C
F3C
CF3
HF -HCl
CFCl-CFCl
O
O
C
F
CF=CF
OO
C
F3C
CF3
CCl2-CCl2
OO
C
F3C
CF3
日本旭硝子公司:新型氟树脂塑料(Cytop)制成的光导纤维进行长距离(数百米) 的高速通讯。
CF2=CF O (CF2)x CF=CF2
(CF2)a
(CF2 CF
CF (CF2)b )n
O
CF2
(CF2)c
x=1 a=1 b=0 c=0 x=2,3 a=0 b=1 c=1,2
目前国内合成润滑油:-30~200C
氟硅润滑油(研制目标)
CH3 H3C Si O
CH3
CH3 SiO CH3 n
CF3
CH2
CH2
CH3
SiO
Si CH3
CH3 m CH3
目前国外使用,但国内没有。 缺点:润滑性较差
设计新型的分子:
CH3 H3C Si O
CH3
R SiO Rn
CF2)aX
CH2
研制难点:
1: 凝固点, 比重与粘度的的关系 2: 稳定性
新型含溴氟醚油
新的分子设计:
氟醚油: 低温性能好(低凝固点, 粘度变化小) 氟溴油:高比重
二:氟硅高温润滑油
耐、热、疏水、粘温系数小、优良的高低温性 能及化学和热稳定性:
航空和航天发动机
我国新武器型号需要润滑油 -50~250C 长期使用
含氟功能材料
19F 的独特性质:
•电负性在所有元素中最高(F: 4.0) •氟和氢原子半径大小相似 (伪拟效应) • 碳-氟键的键能最高(485 KJ/mol)
国防工业、 材料、 医药、 化工、 农药等
(UF6)
(PTFE、氟里昂) (5-氟尿嘧定)
世界氟化工的现状
• 氟化工产品(数)2000种 • 氟化工产品(量) 250万吨 • 氟化工产品销售额 210亿($),每年3.5%增速
主要用途 长距离通讯
PCS系
石英
塑料 系
有机聚合物 PMMA PC 有机树脂
有机聚合物 氟硅橡胶 含氟聚丙烯酸
有机聚合物 含氟聚合物
NA大 损耗低
中距离通讯 能量输送
200-1400 um
NA大 耐折性好
便宜
短距离通讯 装饰用途
美国杜邦公司:Taflon AF是非晶态含氟聚合物透明材料,用不同折射率 的Taflon AF作芯材和皮 层材料研制的可用于280℃“超级光纤”已问世。
占世界有机氟材料生产能力86%
我国氟化工企业状况:
氟化工产品 200多种 产能占世界 18% 销售额 155亿(¥)占世界 18%(2007年) 氟产品消费占世界总量 20%
我国氟化工企业
浙江巨化(超过100亿),江苏梅兰(10亿); 上海三爱富(26亿) 山东东岳(7-8亿),四川晨光(7-8亿)
国内企业存在的问题 1. 氟矿石没有充分利用 2.企业缺少技术的储备和研发能力
3.氟化工企业产品规模和产品结构存在的问题 发展模式雷同化 竞争优势同质化 边际利润薄弱化
氟化工产品的发展趋势
基础原料:AHF,三氟氯乙烯,四氟乙烯趋向成熟饱和
氟氯烃:CFC113,CFC12等进入衰退期,其替代品尚有较大空 间 含氟聚合物:目前进入增长期
PTFE(聚四氟乙烯):处于成熟期,竞争激烈
可溶性氟树脂:处于高速增长期,进入国产工业化阶段
氟涂料:进入快速发展期,在建筑,交通, 石油储备等领域增长迅速
氟橡胶:处于明显增长期,市场可期
含氟精细化工品:处于导入期,发展迅速, 其中含氟医药,农药,电子产品 市场需求显著增加, 含氟液晶材料发展方兴未艾。
1938 年:聚四氟乙烯 含氟有机特种功能材料:
石油化工 军事工业 建筑、汽车 航空、航天 信息产业 尖端技术领域
C-F
含氟高聚物:
耐热性、耐药品性、非粘着性、
耐候性、低摩擦系数、光电性能
我国:
“氟”大国,莹石(CaF2)的储量占世界的1/3,是 世 界上莹石最大的生产国和出口国。
莹石是战略物质:出口限制
氟产品生产企业:巨化、三爱富等
氟化工研究单位:浙江化工研究院、上海氟材料研究所、 上海有机化学研究所、晨光化工研究院 黎明化工研究院等
一些技术含量高的含氟材料仍需从国外进口
有些军用和高技术领域用:国外禁止出口
一:低凝固点高比重氟溴油 二:氟硅高温润滑油 三:含氟有机光纤(透明)材料 四:氟氮粘合剂 五:含氟涂料和含氟材料
一:低凝固点高比重氟溴油
氟溴油:比重大,内磨擦力小等优点 应用于惯性导航系统中:高精度液浮陀螺和高精度液浮 摆式加速度计的悬浮液
为了进一步提高陀螺仪整体性能和环境适 应能力、减体积。需要陀螺仪的悬浮液具 有更低的凝固点,较高的比重及粘度。
国内外研究状态:
国内:悬浮液凝固点在0℃;-20℃左右(2007年) 国外:(美国)悬浮液凝固点为-57.7℃ 陀螺仪的使用要求: 按军标GJB150的要求,元件的低温要求为-40℃ 使用,-55℃储存。
CH2
CH3
SiO
Si CH3
R' m CH3
既保持目前氟硅油优良的高低温性能, 同时提高润滑能力
研究内容
•设计合成新的含氟硅单体 •聚合及共聚合反应研究 •配方和工艺研究
三:含氟有机光纤(透明)材料
无机光纤(石英):柔韧性差易断裂 限制了它在局域通讯网(LAN)中的应用。
PMMA等为芯材的有机光纤的主要缺点为: 损耗大、耐温低和带宽窄(必须在可见光区工作)
降低在近红外区域因C-H的高次谐波和电子跃迁引起的光损 耗和带宽窄 1)用氘取 C-H中的H是降低损耗的重要途径
2)经济性和耐热性:
宜采用含氟透明高聚物作为纤芯材料
分类
石英 系
代表性的光纤种类
材料例
芯
鞘
结构 (芯径)
石英GeO2 掺杂其他
石英 掺杂
石英 氟掺杂其他
石英
5um 50um
特长
损耗低 距离远