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氟橡膠是指主鏈或側(cè)鏈的碳原子上含有氟原子的一種合成高分子彈性體,它不僅具有較好的力學(xué)性能,而且有很高的耐高溫、耐油及耐多種化學(xué)藥品侵蝕的特性,綜合性能特別優(yōu)異,所以它的應(yīng)用范圍廣泛,尤其大量用于特殊密封制品的生產(chǎn),是現(xiàn)代航空、導(dǎo)彈、火箭,宇宙航行等科學(xué)技術(shù)及其他工業(yè)(如汽車)方面不可缺少的材料。
1、氟橡膠的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域
由于聚烯烴類氟橡膠(26 型氟橡膠,23 型氟橡)和亞硝基氟橡膠中,主鏈上都沒(méi)有不飽和的C=C 鍵結(jié)構(gòu)。減少了由于氧化和熱解作用在主鏈上產(chǎn)生降解、斷鏈的可能。偏氟乙烯中亞甲基基團(tuán)對(duì)聚合物鏈的柔軟性起著相當(dāng)重要的作用,例如氟橡膠23-21 和氟橡膠23-11 是分別由偏氟乙烯和三氟氯乙烯按7 ∶3 和5 ∶5 的比例組成,顯然,前者比后者柔軟。 無(wú)論是偏氟乙烯和三氟氯乙烯,或者前者和六氟丙烯的共聚物以及它們和四氟乙烯的三聚物,都可以是以晶態(tài)為主或無(wú)定形態(tài)為主。這取決于當(dāng)一個(gè)單體為共聚物的主要鏈段時(shí),另一個(gè)單體介入的含量。電子衍射研究指出,在偏氟乙烯鏈段中六氟丙烯摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)7%,或者在三氟氯乙烯的鏈段中偏氟乙烯的摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)16%時(shí),這兩種共聚物仍具有和其相當(dāng)?shù)木畚锏木w結(jié)構(gòu)。但是,當(dāng)前者的六氟丙烯摩爾分?jǐn)?shù)增加到15%以上,或者后者的偏氟乙烯摩爾分?jǐn)?shù)增加到25%以上時(shí),晶格就被大幅度破壞,導(dǎo)致它們具有橡膠性能為主的無(wú)定形結(jié)構(gòu)。這是由于第二單體引入量的增加,破壞了其原有分子鏈的規(guī)整性。氟橡膠可以與丁腈橡膠、丙烯酸酯橡膠、乙丙橡膠、硅橡膠、氟硅橡膠等并用,以降低成本,改善物理機(jī)械性能和工藝性能。 最早的氟橡膠為1948 年美國(guó)DuPont 公司試制出的聚-2-氟代-1,3-丁二烯及其與苯乙烯、丙烯等的共聚體,其性能并不比氯丁橡膠、丁橡膠突出,而且價(jià)格昂貴,沒(méi)有實(shí)際工業(yè)價(jià)值。20世紀(jì)50 年代后期,美國(guó)Thiokol 公司開(kāi)發(fā)了一種低溫性能好、耐強(qiáng)氧化劑(N2O4)的二元亞硝基氟橡膠。氟橡膠開(kāi)始進(jìn)入實(shí)際工業(yè)應(yīng)用。中國(guó)從1958 年開(kāi)始也開(kāi)發(fā)了多種氟橡膠,主要為聚烯烴類氟橡膠,如23 型、26 型、246 型以及亞硝基類氟橡膠;隨后又發(fā)展了較新品種的四丙氟橡膠、全氟醚橡膠、氟化磷橡膠。這些氟橡膠品種都首先以航空、航天等國(guó)防軍工配套需要出發(fā),逐步推廣應(yīng)用到民用工業(yè)部門(mén),已應(yīng)用于現(xiàn)代航空、導(dǎo)彈、火箭、宇宙航行、艦艇、原子能等技術(shù)及汽車、造船、化學(xué)、石油、電訊、儀器、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域。 氟橡膠在日常生活中的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,譬如在汽車配件、航空與航天領(lǐng)域、機(jī)械密封、泵、反應(yīng)器、攪拌器、壓縮機(jī)外殼、閥、各類儀表和其它設(shè)備上用作閥座、閥桿的填料,隔膜和墊片,以及在橡膠板行業(yè)、半導(dǎo)體制造行業(yè)和食品與制藥等行業(yè)都很發(fā)揮其作用。 隨著無(wú)鉛汽油和電噴裝置等在汽車上使用,燃油膠管的結(jié)構(gòu)和材料變化很大,內(nèi)膠層已用氟橡膠來(lái)代替丁腈橡膠,為了降低燃油滲透和進(jìn)一步改進(jìn)耐熱性,內(nèi)膠層多采用復(fù)合結(jié)構(gòu),即由氟橡膠和氯醇橡膠或丙烯酸酯橡膠組成,由于氟橡膠價(jià)格比較昂貴,因此氟橡膠層比較薄,厚度約為0.2~0.7 mm。這種結(jié)構(gòu)燃油膠管已成為國(guó)外的主流產(chǎn)品。我國(guó)也已開(kāi)發(fā)出這種氟橡膠為內(nèi)層的膠管,并在桑塔納、奧迪、捷達(dá)、富康等型號(hào)的轎車上使用。在技術(shù)含量較高的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、汽門(mén)油封方面,所選用的材料主要是氟橡膠、氫化丁腈橡膠等。 氟橡膠和硅橡膠復(fù)合油封已成為最常用的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸油封。裝卸車液壓系統(tǒng)和大型裝卸車液壓系統(tǒng)連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng),油溫及機(jī)件溫度上升很快,普通橡膠不能滿足其工作要求,而氟橡膠制品憑其優(yōu)良的耐溫性能,能滿足各種苛刻的技術(shù)要求。伴隨著汽車工業(yè)對(duì)可靠性、安全性等要求的不斷提升,氟橡膠在汽車行業(yè)中的需求量也呈現(xiàn)出迅速增長(zhǎng)趨勢(shì)。 除汽車工業(yè)應(yīng)用以外,氟橡膠密封件被應(yīng)用在鉆井機(jī)械、煉油設(shè)備、天然氣以及電廠脫硫裝置上,可以同時(shí)承受高溫、高壓、油類和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)等苛刻條件;在化工生產(chǎn)中氟橡膠密封件被用在泵、設(shè)備容器之中,用于密封無(wú)機(jī)酸、有機(jī)物等化學(xué)物質(zhì)。在石油和化學(xué)工業(yè)中氟橡膠密封產(chǎn)品用于機(jī)械密封、泵、反應(yīng)器、攪拌器、壓縮機(jī)外殼、閥、各類儀表和其它設(shè)備上,如通常用作閥座、閥桿的填料,隔膜和墊片。氟橡膠更是現(xiàn)代航空、導(dǎo)彈、火箭、宇宙航行、艦艇、原子能等科學(xué)技術(shù)不可缺少的高性能材料之一,近些年在航空和航天領(lǐng)域中,氟橡膠新產(chǎn)品不斷地開(kāi)發(fā)出來(lái)。
2、氟橡膠的主要性能
氟橡膠具有獨(dú)特的性能,其硫化膠各項(xiàng)性能分別敘述如下。 (1)耐腐蝕性性能:氟橡膠具有best的耐腐蝕性能。一般說(shuō)來(lái)它對(duì)有機(jī)液體(燃料油、溶劑、液壓介質(zhì)等)、濃酸(硝酸、硫酸、鹽酸)、高濃度過(guò)氧化氫和其他強(qiáng)氧化劑作用的穩(wěn)定性方面,均優(yōu)于其他各種橡膠。 (2)耐溶脹性能:氟橡膠具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性,是目前所有彈性體中耐介質(zhì)性能best的一種。26 型氟橡膠耐石油基油類、雙酯類油、硅醚類油、硅酸類油,耐無(wú)機(jī)酸,耐多數(shù)的有機(jī)、無(wú)機(jī)溶劑、藥品等,僅不耐低分子的酮、醚、酯,不耐胺、氨、氫氟酸、氯磺酸、磷酸類液壓油。23 型氟膠的介質(zhì)性能與26 型相似,且更有獨(dú)特之處,它耐強(qiáng)氧化性的無(wú)機(jī)酸如發(fā)煙硝酸、濃硫酸性能比26 型好,在室溫下98%的HNO3中浸漬27 天它的體積膨脹僅為13%~15%。 (3)耐熱和耐高溫性能:在耐老化方面氟橡膠可以和硅橡膠相媲美,優(yōu)于其他橡膠。26 型氟橡膠可在250 ℃下長(zhǎng)期工作,在300 ℃下短期工作,23 型氟橡膠經(jīng)200 ℃×1 000 h 老化后仍具有較高的強(qiáng)力,也能承受250 ℃短期高溫的作用。四丙氟橡膠的熱分解溫度在400 ℃以上,能在230 ℃下長(zhǎng)期工作。氟橡膠在不同溫度下性能變化大于硅橡膠和通用的丁基橡膠,其拉伸強(qiáng)度和硬度均隨溫度的升高而明顯下降,其中拉伸強(qiáng)度的變化特點(diǎn)是:在150 ℃以下,隨溫度的升高而迅速降低,在150~260 ℃之間,則隨溫度的升高而下降較慢。 氟橡膠的耐高溫性能和硅橡膠一樣,可以說(shuō)是目前彈性體中best的。26-41 氟膠在250 ℃下可長(zhǎng)期使用,300 ℃下短期使用;246 氟膠耐熱比26-41 還好。在300 ℃×100 h 空氣熱老化后的26-41 的物性與300 ℃×100 h 熱空氣老化后246 型的性能相當(dāng),其扯斷伸長(zhǎng)率可保持在100%左右,硬度90~95 度。246 型在350 ℃熱空氣老化16 h之后保持良好彈性,在400 ℃熱空氣老化110 min之后保持良好彈性,在400 ℃熱空氣老化110 min之后,含有噴霧炭黑、熱裂法炭黑或碳纖維的膠料伸長(zhǎng)率上升約1 /2~1 /3,強(qiáng)度下降1 /2 左右,仍保持良好的彈性。23-11 型氟膠可以在200 ℃下長(zhǎng)期使用,250 ℃下短期使用。 (4)耐低溫性能:氟橡膠的低溫性能不好,這是由于其本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)所致,如23-11 型的Tg >0 ℃。實(shí)際使用的氟橡膠低溫性能通常用脆性溫度及壓縮耐寒系數(shù)來(lái)表示。膠料的配方以及產(chǎn)品的形狀(如厚度)對(duì)脆性溫度影響都比較大,如配方中填料量增加則脆性溫度敏感地變壞,制品的厚度增加,脆性混同度也敏感地變壞。氟橡膠的耐低溫性能一般它能保持彈性的極限溫度為-15~20 ℃。隨著溫度的降低,它的拉伸強(qiáng)度變大,在低溫下顯得強(qiáng)韌。當(dāng)用作密封件時(shí),往往會(huì)出現(xiàn)低溫密封滲漏問(wèn)題。其脆性溫度隨試樣厚度而變化。例如26 型氟橡膠在厚度為1.87 mm時(shí),其脆性溫度是-45 ℃,厚度為0.63 mm 時(shí)是-53 ℃,厚度為0.25 mm 時(shí)是-69 ℃。它的標(biāo)準(zhǔn)試樣26 型氟橡膠的脆性溫度是-25~-30 ℃,246 型氟橡膠的脆性溫度為-30~-40 ℃,23 型氟橡膠的脆性溫度為-45~-60 ℃。 (5)耐過(guò)熱水與蒸汽的性能:氟橡膠對(duì)熱水作用的穩(wěn)定性不僅取決于本體材料,而且決定于膠料的配合。對(duì)氟橡膠來(lái)說(shuō),這種性能主要取決于它的硫化體系。過(guò)氧化物硫化體系比胺類、雙酚AF 類硫化體系為佳。26 型氟橡膠采用胺類硫化體系的膠料性能較一般合成橡膠如乙丙橡膠、丁基橡膠還差。 (6)壓縮變形性能:氟橡膠用于高溫下的密封中壓縮變形是它的關(guān)鍵性能。維通型氟橡膠所以得到極其廣泛的應(yīng)用是與它的壓縮變形的改進(jìn)分不開(kāi)的。它是作為密封制品必須控制的一個(gè)重要性能。26 型氟橡膠的壓縮變形性能較其他氟橡膠都好,這是它之所以獲得廣泛應(yīng)用的原因之一。在200~300 ℃的溫度范圍內(nèi)其壓縮變形顯得很大。但在20 世紀(jì)70 年代美國(guó)DuPont 公司對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn),發(fā)展了一種低壓縮變形膠料(Viton E-60C),它是從生膠品種(Viton A 改進(jìn)為Viton E-60)和硫化體系選擇上(從胺類硫化改進(jìn)為雙酚AF 硫化)進(jìn)行改進(jìn)的,這就使氟橡膠在200 ℃高溫下長(zhǎng)期密封時(shí)的壓縮變形性較好,氟橡膠在149 ℃長(zhǎng)期存放的條件下,其密封保持率在各類橡膠中處于best的地位。 (7)耐氣候老化和耐臭氧性能:氟橡膠具有極好的耐天候老化性,耐臭氧性能。據(jù)報(bào)道,DuPont 開(kāi)發(fā)的VitonA 在自然存放10 年之后性能仍然令人滿意,在臭氧體積分?jǐn)?shù)為0.01%的空氣中經(jīng)45 天作用沒(méi)有明顯龜裂。23 型氟橡膠的耐天候老化、耐臭氧性能也極好。 (8)機(jī)械性能:氟橡膠一般具有較高的拉伸強(qiáng)度和硬度,但彈性較差。26 型氟橡膠一般配合的強(qiáng)力在10~20 MPa 之間,扯斷伸長(zhǎng)率在150~350%之間,抗撕裂強(qiáng)度在3~4 kN /m 之間。23 型氟橡膠強(qiáng)力在15.0~25 MPa 之間,伸長(zhǎng)率在200%~600%,抗撕裂強(qiáng)度在2~7 MPa 之間。一般地,氟橡膠在高溫下的壓縮變形大,但是如果以相同條件比較,如從150 ℃下的同等時(shí)間的壓縮變形來(lái)看,丁和氯丁橡膠均比26 型氟膠要大,26 型氟橡膠在200 ℃×24 h 下的壓縮變形相當(dāng)于丁橡膠在150 ℃×24 h 的壓縮變形。 (9)電性能:氟橡膠的電絕緣性能不是太好,只適于低頻低壓下使用。溫度對(duì)它的電性能影響很大,從24 ℃升到184 ℃時(shí),其絕緣電阻下降35 000 倍。26 型氟橡膠的電絕緣性能不是太好,只適于低頻,低電壓場(chǎng)合應(yīng)用。溫度對(duì)其電性能影響很大,即隨溫度升高,絕緣電阻明顯下降,因此,氟橡膠不能作為高溫下使用的絕緣材。填料種類和用量對(duì)電性能影響較大,沉淀碳酸鈣賦予硫化膠較高的電性能,其他填料則稍差,填料的用量增加,電性能則隨之下降。 (10)耐高真空性能:氟橡膠具有best的耐真空性能。這是由于氟橡膠在高溫、高真空條件下具有較小的放氣率和極小的氣體揮發(fā)量。26 型、246 型氟橡膠能夠應(yīng)用于133×l0-9~133×10-10 Pa 的超高真空?qǐng)龊?,是宇宙飛行器中的重要橡膠材料。氟橡膠的氣透性是橡膠中較低的,與丁基橡膠、丁腈橡膠相近。填料的加入能使硫化膠的氣透性變小,其中硫酸鋇的效果較中粒子熱裂法炭黑(MT)顯著。氟橡膠的氣透性隨溫度升高而增大,氣體在氟橡膠中的溶解度較大,但擴(kuò)散速度則很小,這有利于在真空條件下應(yīng)用。氟橡膠對(duì)氣體的溶解度比較大,但擴(kuò)散速度卻比較小,所以總體表現(xiàn)出來(lái)的透氣性也小。據(jù)報(bào)道,26 型氟橡膠在30 ℃下對(duì)于氧、氮、氦、二氧化碳?xì)怏w的透氣性和丁基橡膠、丁橡膠相當(dāng),比氯丁膠、天然橡膠要好。在氟橡膠中,填料的加入,充填了橡膠內(nèi)部的空隙,從而使硫化膠的氣透性變小,這對(duì)于真空密封是很有利的。 (11)耐燃性能:橡膠的耐燃性取決于分子結(jié)構(gòu)中鹵素的含量。鹵素含量愈多,耐燃性愈好。氟橡膠與火焰接觸能夠燃燒,但離開(kāi)火焰后就自動(dòng)熄滅,所以氟橡膠屬于自熄型橡膠。 (12)耐輻射性能:氟橡膠是屬于耐中等劑量輻射的材料。高能射線的輻射作用能引起氟橡膠產(chǎn)生裂解和結(jié)構(gòu)化。氟橡膠的耐輻射性能是彈性體中比較差的一種,26 型橡膠輻射作用后表現(xiàn)為交聯(lián)效應(yīng),23 型氟橡膠則表現(xiàn)為裂解效應(yīng)。246 型氟橡膠在空氣中常溫輻射在5×107 侖的劑量下性能劇烈變化,在1×107 侖條件下硬度增加1~3,強(qiáng)度下降20%以下,伸長(zhǎng)率下降30%~50%。所以,一般認(rèn)為246 型氟橡膠可以耐1×107 侖,極限為5×107 侖。
常州嘉遠(yuǎn)參加三展聯(lián)動(dòng)!上海同臺(tái)奏響新能源與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最強(qiáng)音
國(guó)家會(huì)展中心內(nèi),儲(chǔ)能電芯與AI機(jī)械臂同臺(tái)爭(zhēng)輝,半導(dǎo)體光刻機(jī)與納米薄膜共舞,一場(chǎng)橫跨綠色能源、智能芯片與尖端材料的科技交響曲在此奏響。2025年7月29日,國(guó)家會(huì)展中心(上海)迎來(lái)三場(chǎng)國(guó)際級(jí)產(chǎn)業(yè)盛會(huì)——上海國(guó)際儲(chǔ)能技術(shù)展覽會(huì)、中國(guó)國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)展覽會(huì)及中國(guó)國(guó)際電池薄膜產(chǎn)業(yè)展覽會(huì)。三展首次同館舉辦,吸引全球超1500家企業(yè)參展,首日專業(yè)觀眾突破4萬(wàn)人次,成為長(zhǎng)三角地區(qū)規(guī)模最大的高端制造技術(shù)集群展會(huì)之一。 01 電池薄膜展:新材料撬動(dòng)能源革命在電池薄膜展區(qū),氧化硅拉伸薄膜以“薄如蟬翼、堅(jiān)若磐石”的特性引發(fā)圍觀。這種厚度不足頭發(fā)直徑1%的材料,可承受2200℃高溫穿刺實(shí)驗(yàn),將電池安全性能提升200%以上。柔性電池基材領(lǐng)域迎來(lái)突破性進(jìn)展:聚酰亞胺薄膜支持10萬(wàn)次彎折,為可穿戴設(shè)備提供“永不折斷”的能源骨骼;復(fù)合陶瓷-石墨烯隔膜實(shí)現(xiàn)百米級(jí)連續(xù)涂布生產(chǎn),推動(dòng)全固態(tài)電池成本降低30%;02 半導(dǎo)體展:國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加速半導(dǎo)體展館內(nèi),國(guó)產(chǎn)替代成為主旋律。推出的車規(guī)級(jí)SiC功率模塊引發(fā)轟動(dòng),該模塊使電動(dòng)汽車充電速度提升3倍,系統(tǒng)損耗降低50%,已獲百萬(wàn)級(jí)訂單。03 儲(chǔ)能技術(shù):智能生態(tài)成型雖國(guó)際儲(chǔ)能大展定于8月舉行,但本次展會(huì)中的儲(chǔ)能創(chuàng)新已鋒芒畢露。AI光伏-儲(chǔ)能一體化系統(tǒng)動(dòng)態(tài)演示了能量調(diào)度魔法:某企業(yè)展示的工商業(yè)儲(chǔ)能方案,已為制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)年省電費(fèi)3000萬(wàn)元。固態(tài)電池賽道同樣火熱:水系鋅-鐵液流電池以20000次循環(huán)壽命,成為分布式儲(chǔ)能新寵;“超臨界流體萃取+真空納米冶煉”技術(shù)使鋰回收率達(dá)99.9999%,處理成本下降90%。04 思想碰撞:論壇勾勒產(chǎn)業(yè)融合新圖景展會(huì)同期舉辦的50余場(chǎng)高峰論壇成為思想策源地。在“碳中和目標(biāo)下的技術(shù)協(xié)同”主論壇上,三大產(chǎn)業(yè)專家達(dá)成共識(shí):“半導(dǎo)體芯片賦能儲(chǔ)能控制系統(tǒng)響應(yīng)速度,新型薄膜材料決定電池能量密度,而AI算法優(yōu)化全鏈條能效——三大技術(shù)的交叉點(diǎn)將誕生下一代能源解決方案?!眹?guó)家會(huì)展中心外,出租車候客長(zhǎng)隊(duì)中夾雜著英語(yǔ)、日語(yǔ)、德語(yǔ)的討論聲。工程師們交換的名片上,芯片設(shè)計(jì)、儲(chǔ)能運(yùn)維、材料研發(fā)的職銜交錯(cuò)——三條曾經(jīng)平行的技術(shù)賽道,正在上海熔鑄成支撐新質(zhì)生產(chǎn)力的合金鋼脊。當(dāng)半導(dǎo)體晶圓遇見(jiàn)儲(chǔ)能電芯,當(dāng)機(jī)器人手指輕觸納米薄膜,一場(chǎng)由硬科技驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)業(yè)融合革命,已然拉開(kāi)帷幕。
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2025-07-30
就問(wèn)你“氟不氟” ------- 氟的科普小知識(shí)!
就問(wèn)你“氟不氟”氟的科普小知識(shí)!氟是一種化學(xué)元素,符號(hào)為 F,原子序數(shù)為 9。它是一種淡黃色的氣體,具有強(qiáng)烈的刺激性氣味。氟在自然界中廣泛存在,主要以氟化物的形式存在于巖石、土壤、水和空氣中。 氟的作用:1. 增強(qiáng)牙齒的抗酸性:氟可以與牙齒中的礦物質(zhì)結(jié)合,形成一層堅(jiān)硬的氟磷灰石保護(hù)層,從而增強(qiáng)牙齒的抗酸性,預(yù)防齲齒的發(fā)生。2. 促進(jìn)骨骼健康:氟可以促進(jìn)骨骼的生長(zhǎng)和發(fā)育,增強(qiáng)骨骼的密度和強(qiáng)度,預(yù)防骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生。3. 預(yù)防水氟?。涸谝恍┑貐^(qū),水中的氟含量過(guò)高,會(huì)導(dǎo)致水氟病的發(fā)生。氟可以與水中的鈣、鎂等離子結(jié)合,形成不溶性的氟化物,從而降低水中的氟含量,預(yù)防水氟病的發(fā)生。如何正確使用氟:1. 使用含氟牙膏:含氟牙膏是預(yù)防齲齒的有效方法之一。使用含氟牙膏時(shí),要注意正確的刷牙方法,將牙膏擠在牙刷上,輕輕刷牙,不要用力過(guò)猛,以免損傷牙齒和牙齦。2. 飲用適量的水:在一些地區(qū),水中的氟含量過(guò)高或過(guò)低都會(huì)對(duì)健康造成危害。飲用適量的水可以保持身體的水分平衡,同時(shí)也可以避免攝入過(guò)量的氟。3. 合理飲食:一些食物中含有豐富的氟,如海鮮、茶葉、牛奶等。合理飲食可以攝入適量的氟,同時(shí)也可以避免攝入過(guò)量的氟。本篇內(nèi)容僅供科普,圖片內(nèi)容皆來(lái)自于網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系作者刪除
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2025-07-25
丙酸:低調(diào)“多面手”賦能現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)安全與發(fā)展
丙酸:低調(diào)“多面手”賦能現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)安全與發(fā)展在眾多化學(xué)原料中,丙酸或許并不為大眾所熟知,但它卻如同一位默默守護(hù)者,憑借其獨(dú)特的抑菌能力與化學(xué)活性,廣泛滲透于多個(gè)關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,為產(chǎn)品質(zhì)量安全、生產(chǎn)效率提升貢獻(xiàn)著不可或缺的力量。 守護(hù)農(nóng)牧業(yè)基石:飼料防腐的衛(wèi)士面對(duì)全球飼料存儲(chǔ)與運(yùn)輸中的霉變挑戰(zhàn),丙酸及其鹽類(如丙酸鈣、丙酸銨)憑借其高效、低毒、廣譜的防霉抑菌特性,已成為飼料行業(yè)防腐保鮮的首選方案之一。它能有效抑制霉菌及特定細(xì)菌滋生,顯著延長(zhǎng)飼料保質(zhì)期,保障動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)攝入安全,廣泛應(yīng)用于配合飼料、青貯飼料等產(chǎn)品中,為畜牧業(yè)健康發(fā)展保駕護(hù)航。保障餐桌安全:食品防腐的可靠伙伴在食品工業(yè)中,丙酸鈣、丙酸鈉等安全添加劑在法規(guī)許可范圍內(nèi)發(fā)揮著重要作用。它們能有效抑制引發(fā)面包、糕點(diǎn)等烘焙食品霉變的微生物,延長(zhǎng)貨架期,保持食品新鮮口感。同時(shí),在部分奶酪及乳制品加工中,丙酸鹽也用于控制不良微生物生長(zhǎng),確保食品安全與品質(zhì)穩(wěn)定,守護(hù)消費(fèi)者“舌尖上的安全”。驅(qū)動(dòng)精工制造:醫(yī)藥化工的關(guān)鍵“基石”丙酸的重要性在精細(xì)化工與制藥領(lǐng)域尤為突出。它是合成多種高附加值化學(xué)品不可或缺的中間體。例如,丙酸是生產(chǎn)主流除草劑的重要起始原料,服務(wù)于現(xiàn)代農(nóng)業(yè);同時(shí)也是合成布洛芬等常見(jiàn)解熱鎮(zhèn)痛藥的關(guān)鍵前體之一,影響著人類健康福祉。其衍生物在溶劑、香料、涂料等領(lǐng)域亦有重要應(yīng)用。賦能工業(yè)創(chuàng)新:塑料助劑的隱形推手在塑料工業(yè)中,丙酸衍生物(如某些丙酸酯類)可作為高效的增塑劑應(yīng)用于聚氯乙烯(PVC)等材料的生產(chǎn)加工中,改善塑料制品的柔韌性、加工性能及低溫耐受性。這類助劑對(duì)提升特定塑料產(chǎn)品的實(shí)用性和耐用性起到了推動(dòng)作用。 此外,丙酸鹽在醫(yī)藥領(lǐng)域也扮演特定角色,如局部外用藥物可用于輔助治療輕微皮膚感染。丙酸以其多樣化的形態(tài)和功能,在保障安全、提升效率、促進(jìn)創(chuàng)新等方面展現(xiàn)出強(qiáng)大的應(yīng)用價(jià)值。隨著各行業(yè)對(duì)安全、環(huán)保、高效需求的持續(xù)增長(zhǎng),這位低調(diào)而高效的“多面手”必將迎來(lái)更廣闊的發(fā)展空間,持續(xù)為現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)注入活力。
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2025-07-22
結(jié)晶氟化鉀:多領(lǐng)域應(yīng)用齊突破,新興技術(shù)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí) 從制藥到新能源,從高端制造到軍工材料,結(jié)晶氟化鉀正以技術(shù)創(chuàng)新撬動(dòng)百億市場(chǎng)。 氟化鉀(KF)——一種看似普通的白色結(jié)晶粉末,正悄然成為多個(gè)高科技產(chǎn)業(yè)的核心材料。在最近的研究突破中,科學(xué)家們利用其獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì),在有機(jī)合成、新能源電池、高端催化劑等關(guān)鍵領(lǐng)域取得重大進(jìn)展。 芝浦工業(yè)大學(xué)成功開(kāi)發(fā)出以氟化鉀為原料的新型氟化劑,解決了傳統(tǒng)氟化劑吸濕性強(qiáng)、難
從制藥到新能源,從高端制造到軍工材料,結(jié)晶氟化鉀正以技術(shù)創(chuàng)新撬動(dòng)百億市場(chǎng)。氟化鉀(KF)——一種看似普通的白色結(jié)晶粉末,正悄然成為多個(gè)高科技產(chǎn)業(yè)的核心材料。在最近的研究突破中,科學(xué)家們利用其獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì),在有機(jī)合成、新能源電池、高端催化劑等關(guān)鍵領(lǐng)域取得重大進(jìn)展。芝浦工業(yè)大學(xué)成功開(kāi)發(fā)出以氟化鉀為原料的新型氟化劑,解決了傳統(tǒng)氟化劑吸濕性強(qiáng)、難以保存的行業(yè)痛點(diǎn);東北師范大學(xué)則創(chuàng)制出基于氟化鉀電解液的超高電壓鉀離子電池,為下一代儲(chǔ)能技術(shù)開(kāi)辟新路徑。01 有機(jī)合成與含氟化學(xué)品制造氟化鉀憑借其提供高反應(yīng)活性氟離子的能力,在含氟有機(jī)化合物合成領(lǐng)域一直扮演著關(guān)鍵角色。傳統(tǒng)應(yīng)用面臨溶解性差和活性不足的瓶頸,而最新技術(shù)突破正在徹底改變這一局面。 芝浦工業(yè)大學(xué)田島俊樹(shù)教授團(tuán)隊(duì)今年6月取得重大突破,他們利用氟化鉀易溶于氟化醇的特性,開(kāi)發(fā)出新型Bu?NF(HFIP)?復(fù)合氟化劑。該復(fù)合物吸濕性極低,合成三個(gè)月后幾乎不吸水,解決了傳統(tǒng)氟化劑因吸濕導(dǎo)致反應(yīng)性下降的行業(yè)難題。這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)使氟化鉀在有機(jī)溶劑中的分散性和反應(yīng)活性得到質(zhì)的飛躍,為含氟醫(yī)藥、農(nóng)藥和功能材料合成提供了更安全、廉價(jià)的解決方案。在含氟液晶材料單體合成領(lǐng)域,一項(xiàng)創(chuàng)新分散液技術(shù)顯著提升了氟化鉀的反應(yīng)效率。通過(guò)甲醇-非質(zhì)子溶劑協(xié)同體系,氟化鉀可形成粒徑僅0.1-5μm的超細(xì)化分散液,使比表面積提升3-5倍,反應(yīng)活性較傳統(tǒng)方法提高80%以上。采用該技術(shù)合成四氟對(duì)苯二甲酰氟(高端液晶材料單體)時(shí),無(wú)需添加昂貴的相轉(zhuǎn)移催化劑,轉(zhuǎn)化率即可達(dá)92%以上,且副產(chǎn)物含量低于5%。 02 催化劑改性中的新價(jià)值在化工催化領(lǐng)域,結(jié)晶氟化鉀正展現(xiàn)出獨(dú)特的改性能力。華東師范大學(xué)吳教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地將其應(yīng)用于鈦硅分子篩催化劑的改性處理,為丙烯環(huán)氧化工藝帶來(lái)革命性進(jìn)步。研究人員采用353 K的氟化鉀水溶液對(duì)催化劑進(jìn)行后處理,使鉀離子交換中和硅羥基的酸性,同時(shí)氟離子嵌入沸石骨架形成特殊結(jié)構(gòu)。這種處理使催化劑內(nèi)部和外部硅羥基的信號(hào)強(qiáng)度分別減弱了62%和78%,有效抑制了酸性位點(diǎn)引發(fā)的副反應(yīng)。改性后的催化劑在工業(yè)測(cè)試中表現(xiàn)卓越:在333 K條件下穩(wěn)定運(yùn)行2700小時(shí),PO產(chǎn)率維持在590 g·kg?1·h?1,展現(xiàn)出非凡的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。氟化鉀后處理技術(shù)不僅提高了催化劑效率,還增強(qiáng)了其疏水性。水吸附實(shí)驗(yàn)表明,改性材料的吸水量減少了37%,使PO水解轉(zhuǎn)化率從38.2%降至12.5%。 03 新能源材料的關(guān)鍵組分隨著全球?qū)稍偕茉春透咝?chǔ)能需求的激增,氟化鉀在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值日益凸顯。東北師范大學(xué)吳興隆教授團(tuán)隊(duì)今年3月發(fā)表的創(chuàng)新研究,將氟化鉀電解液技術(shù)推向新高度。該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的弱溶劑化氟化電解液(WSFE)具有不燃特性,能夠在5.5V超高電壓下穩(wěn)定運(yùn)行。這種電解液突破陰離子溶劑化勢(shì)壘,形成穩(wěn)健的陰離子衍生的富含無(wú)機(jī)物的電極-電解液界面。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,使用該電解液的KVPO?F正極在4.95V高截止電壓下能夠維持1600次循環(huán),容量保持率達(dá)84.4%。同時(shí),該技術(shù)有效抑制了鉀枝晶的形成,大幅提高電池的安全性和電化學(xué)可逆性。全球氟化鉀市場(chǎng)正迎來(lái)快速增長(zhǎng)期。據(jù)最新市場(chǎng)報(bào)告預(yù)測(cè),2022至2028年全球氟化鉀市場(chǎng)將以8.66%的復(fù)合增速持續(xù)擴(kuò)張,預(yù)計(jì)2028年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到116.1億元。新能源領(lǐng)域的應(yīng)用突破是推動(dòng)這一增長(zhǎng)的重要因素之一。04 高端制造中的高純需求在軍工和尖端材料制造領(lǐng)域,高純度氟化鉀已成為不可或缺的關(guān)鍵原料。特別是金屬鉭冶煉等高端應(yīng)用,對(duì)氟化鉀純度要求極為苛刻,長(zhǎng)期以來(lái)主要依賴國(guó)外進(jìn)口。最新制備技術(shù)突破解決了這一“卡脖子”問(wèn)題。通過(guò)創(chuàng)新性的工藝設(shè)計(jì),中國(guó)研究人員成功開(kāi)發(fā)出純度達(dá)99.99%以上的高純低碳結(jié)晶氟化鉀生產(chǎn)技術(shù)。該技術(shù)采用濃度40-50%液態(tài)氫氧化鉀為主料,合成時(shí)使酸過(guò)量以將氟化鉀中的碳元素趕走。在結(jié)晶階段,先高溫濃縮制備晶種,再關(guān)閉負(fù)壓緩慢濃縮結(jié)晶,形成規(guī)則的大顆粒球狀粒子,減緩后續(xù)烘干時(shí)碳元素的吸收。烘干工藝同樣創(chuàng)新:先在150-200℃低溫下去除大部分水分并翻攪成粒子狀,然后在350-400℃高溫下燒灼,去除水分,趕出游離酸,升高PH值。最終產(chǎn)品在80-90℃溫度下真空包裝,減少在空氣中暴露時(shí)間。05 技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)氟化鉀產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步不僅體現(xiàn)在應(yīng)用拓展,更在于生產(chǎn)工藝本身的革新。傳統(tǒng)氟化鉀生產(chǎn)面臨能耗高、純度低、活性不足等問(wèn)題,而一系列創(chuàng)新工藝正推動(dòng)產(chǎn)業(yè)向綠色高效方向轉(zhuǎn)型。昆明理工大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的誘導(dǎo)結(jié)晶工藝代表了這一趨勢(shì)。該技術(shù)通過(guò)控制溶液pH在7.1-9.5范圍,誘導(dǎo)結(jié)晶溫度32℃以上,添加微量誘導(dǎo)劑(質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.01%-0.05%),可制得比表面積達(dá)1.4m2/g的高活性氟化鉀。這項(xiàng)工藝無(wú)需濃縮溶液和洗滌步驟,避免了使用投資、能耗較大的噴霧干燥設(shè)備,顯著降低了生產(chǎn)成本,同時(shí)產(chǎn)品達(dá)到HG/T2829-1997一等品的技術(shù)指標(biāo)。 在資源循環(huán)利用領(lǐng)域,氟化鉀生產(chǎn)技術(shù)也在不斷進(jìn)步。采用創(chuàng)新工藝,年處理4萬(wàn)噸氟化鉀,同時(shí)實(shí)現(xiàn)工業(yè)副產(chǎn)氯化鉀的凈化處理再利用。鎢錫尾礦回收領(lǐng)域的技術(shù)突破同樣令人矚目。研究人員開(kāi)發(fā)出專用控溫結(jié)晶裝置,通過(guò)精確控制結(jié)晶管直徑(5-10mm)和擋柵設(shè)計(jì)(截面占結(jié)晶管比例1/5-1/4),實(shí)現(xiàn)了對(duì)氟化鉀結(jié)晶過(guò)程的精確控溫,大幅提高了尾礦中氟化鉀的提取效率。全球氟化鉀產(chǎn)業(yè)地圖正在重構(gòu)。中國(guó)企業(yè)正通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)?;a(chǎn),嘉遠(yuǎn)化工不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本,推動(dòng)氟化鉀市場(chǎng)快速發(fā)展。隨著氟化鉀應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,這顆化工界的“新星”正以技術(shù)創(chuàng)新為引擎,驅(qū)動(dòng)著從醫(yī)藥研發(fā)到新能源革命的多個(gè)產(chǎn)業(yè)變革浪潮。
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2025-07-17