Фторсиліконові олії

Фторсиліконові олії - фторовмісні силоксанові рідини на основі полі(3,3,3-трифторпропілметилсилоксану) (CAS 63148-56-1). Ключовий структурний елемент - трифторпропільні замісники (-CH₂CH₂CF₃) при атомах кремнію, які кардинально підвищують стійкість до вуглеводневого пального, мінеральних олив і низки розчинників порівняно з полідиметилсилоксанами. Продукти являють собою прозорі безбарвні рідини, практично нерозчинні у воді; розчиняються в кетонах, ароматичних і хлорованих вуглеводнях. Типові фізичні параметри асортименту: в'язкість при 20°C - менше 30 до понад 500 сСт; температура кипіння - близько 160-250°C; температура спалаху - 135-300°C; температура застигання - від -55 до -90°C; густина - 1,0-1,19 г/см³ (характерно для фторсиліконових кополімерів; чисті полі(трифторпропілметилсилоксанові) рідини мають густину 1,20-1,30 г/см³).

В асортименті чотири експлуатаційних типи.

• Низьков'язкі марки (менше 30-45 сСт при 20°C): застосовуються там, де важливі низькотемпературна текучість, добре змочування і робота в малих зазорах; основа приладових та авіаційних рідин.
• Середньов'язкі марки (близько 200 сСт): базові рідини для спеціальних мастильних і демпфувальних складів; оптимальний баланс текучості та несучої здатності плівки.
• Високов'язкі марки (понад 500 сСт): підвищена товщина мастильної плівки, стабільність у герметизувальних системах, знижена випаровуваність; застосовуються в ущільненнях і спецмастилах.
• Низькотемпературні марки (tзаст. до -80...-90°C): експлуатація в холодному кліматі, авіаційній техніці, вакуумних і прецизійних приладових вузлах.

Застосовуються як спеціальні мастильні, демпфувальні та приладові рідини, робочі середовища вакуумної техніки, ущільнювальні склади в зонах контакту з пальним і оливами, а також компоненти спецмастил для авіаційної, автомобільної й аерокосмічної техніки. Трифторпропільні групи забезпечують стійкість до бензину, авіаційного й індустріального пального, мінеральних олив і низки хімічних середовищ там, де стандартні ПДМС набухають або деградують. Індекс в'язкості фторсиліконів значно нижчий, ніж у ПДМС: залежність в'язкості від температури більш виражена, що критично для приладових і авіаційних систем при -90°C. Верхня межа робочої температури обмежена +200°C; при перегріві вище +230...+250°C в присутності кисню деструкція різко прискорюється. Важливе обмеження: за граничного тертя фторсиліконові олії можуть утворювати кислі продукти деструкції (HF і похідні) на контактних поверхнях - цей чинник враховують під час вибору матеріалу підкладки.

Під час вибору враховують в'язкість за робочої температури, температуру застигання, температуру спалаху, леткість, сумісність з еластомерами та пластмасами, а також стійкість до конкретного середовища. Для систем із контактом із пальним або оливою додатково перевіряють зміну в'язкості, набухання ущільнень і втрати маси за робочої температури. Підбір марки рекомендується погоджувати за TDS і випробуваннями в реальному середовищі.

Як вибрати фторсиліконову олію за в'язкістю? В'язкість підбирають за потрібною товщиною плівки, швидкістю зсуву, зазором у вузлі та робочою температурою. Низьков'язкі марки до 30-45 сСт при 20°C підходять для приладових, авіаційних і низькотемпературних систем. Більш в'язкі продукти від 200 сСт і вище застосовують у спеціальних мастилах, демпфувальних і герметизувальних середовищах, де потрібна стабільніша рідинна плівка.

Чим фторсиліконові олії відрізняються від стандартних полідиметилсилоксанових (ПДМС) і поліетилметилсилоксанових (ПЕМС) рідин? Трифторпропільні замісники кардинально змінюють сольватувальні властивості молекули: ПДМС і ПЕМС набухають у вуглеводневому пальному та оливах, тоді як фторсиліконові олії зберігають стабільність у цих середовищах. Густина фторсиліконів (1,0-1,19 г/см³) вища, ніж у ПДМС (0,96 г/см³); температура застигання окремих марок досягає -90°C. Ціна цих переваг - розчинність у кетонах та ароматичних розчинниках, де ПДМС стійкий.

На що звернути увагу під час вибіру для ущільнень і спецмастил у паливних системах? Перевіряють сумісність із контактними еластомерами, температуру застигання, температуру спалаху, випаровуваність і стабільність у конкретному хімічному середовищі. Для систем із контактом із пальним перевіряють не лише хімічну стійкість, а й зміну в'язкості, набухання ущільнень і втрати маси за робочої температури. Для відповідальних застосувань вибір підтверджують за актуальним TDS і випробуваннями в реальному середовищі.

Чи є обмеження під час експлуатації фторсиліконових олій за умов граничного тертя? Так - за граничного тертя фторсиліконові олії схильні до термодеструкції з утворенням кислих фторовмісних продуктів, зокрема HF і його похідних. Це обмежує їх застосування у високонавантажених парах тертя без належного вибіру матеріалу контртіла й режиму змащування. У вакуумних, демпфувальних і ущільнювальних застосуваннях із помірними навантаженнями цей чинник зазвичай некритичний; у навантажених трибологічних парах переважні спеціальні склади з антифрикційними добавками.