全氟聚醚19F-NMR研究
氟是元素周期表中最活泼的非金属元素,能与大部分其他元素反应生成非常稳定的化合物,制成的含氟润滑剂具有优异的化学惰性、极高的抗氧化性、抗强腐蚀性、润滑性能好及分解温度高等优点,是其他润滑剂所不能比拟的。
PFPE润滑剂与烃类润滑剂相比,分子结构基本相似,但在分子中氟原子代替氢原子,从而以更强的 C-F 键代替了烃类中的 C-H 键,并且 C-O及C-C强共价键的存在,以及PFPE分子中性的特点,使得PFPE具有较高的热稳定性和氧化稳定性以及良好的化学惰性和绝缘性质。分子量较大的PFPE还具有低挥发性、较宽的液体温度范围及优异的粘度-温度特性。
与氯氟烃类润滑剂相比,全氟聚醚润滑剂的使用温度范围更广,且既避免了在高温下氯氟烃类易蒸发、低温时变粘变厚的缺点,又避免了因氯氟烃类含氯而造成的在高负载轴承使用中,当润滑剂受压时会对轴承产生腐蚀的缺点。
与氟硅类润滑剂相比,虽然全氟聚醚润滑剂粘度、蒸发率与氟硅润滑剂相当,但其润滑效果及化学稳定性比氟硅类润滑剂好得多。此外,聚合物的主要物理化学性质还包括:剪切稳定性、生物惰性、低表面能,良好的润滑性及与塑料、金属和人造橡胶的相容性等,PFPE具有良好的综合性能,从而成为在苛刻环境下极为可靠的润滑剂。
全氟聚醚油和油脂能够满足机械工业和汽车工业中高温和高负荷的应用要求,高度稳定、耐腐蚀和抗磨损能力等特性使其成为在恶劣环境下、长使用周期的润滑剂。因此,尽管该类产品的价格比较高但作为润滑剂在工程和工业中也得到了广泛的应用。
氟 (19F) 在制药、农化和药物化学领域中均发挥重要作用,这是因为氟原子在分子中具有多种取代方式,其取代后能明显改变分子的化学和物理性质。与氢原子相比,典型的生物活性分子中的氟原子数较少,因此19F核磁共振谱信号较氢谱少,因而更容易解析。相隔六个键的两个氟原子之间的耦合作用也是很明显的,因此氟谱可提供丰富的结构连接信息。同时氟原子与周围的氢原子及碳原子也有耦合,因而其核磁共振谱能提供大量分子结构和化学环境信息。19F核磁共振谱比较简单,这是因为其通常为一级自旋-自旋耦合,符合n+1规则。此外,作为元素周期表上最强的电负性元素,19F的化学位移变化范围较大,远远大于1H的化学位移范围,因此19F谱中出现谱峰重叠的几率很小。氟的独特性质使19F核磁共振成为药物发明领域中常用的分析方法之一,可以研究取代基的酸性和极性。在核磁共振波谱学领域,19F是继1H和13C之后被研究最多的原子核。
应用案例