宋秀云浙江衢州第一中学

1、氟化学工业的发展与应用宋秀云(衢州第一中学 浙江衢州324000)氟化学工业是全球密切关注的高新技术产业，上世纪30年代崛起至今的八十多年间，产品品种类层出不穷，应用领域不断扩大，已形成了无机氟化物、ODS(消耗臭氧层物质)及其替代品、氟聚合物及含氟精细化学品四大产品系列。目前，全世界氟化工产品已达千种以上，形成了几百亿美元的销售市场。随着科学技术的进步，不断有氟化工新产品问世，市场对氟化工产品的需求量越来越大。一、含氟产品及其应用1. 无机氟化盐无机氟化盐主要包括氟化铝、冰晶石(六氟铝酸钠)、氟化钠、氟化钾、氟化铵等常规氟化盐。作为铝电解工业生产原料的冰晶石占我国氟化盐产品总生产量的绝大部分

2、。生物化学中，氟化物常被用为酶抑制剂，通常用于抑制磷酸酶，例如丝氨酸/苏氨酸磷酸酶。氟化铍和氟化铝结构上与磷酸根相类似，其中间体可与反应的过渡态构型相竞争，因此都可用作酶抑制剂。含氟化合物还被用于预防龋齿、饮水加氟及其他口腔卫生产品中。2. 含氟电子产品(1) 六氟磷酸锂作为锂离子电池电解质，主要用于锂离子动力电池、锂离子储能电池及其他日用电池， 同时是近中期不可替代的锂离子电池电解质。电子信息时代使对移动电源的需求快速增长。 由于锂离子电池具有高电压、高容量的重要优点，且循环寿命长、安全性能好，使其在便携式电子设备、电动汽车、 空间技术、国防工业等多方面具有广阔的应用前景，成为近几年广 为关

3、注的研究热点。锂离子电池将会是继镍镉、镍氢电池之后，在今后相当长一段时间内， 市场前景最好、发展最快的一种二次电池。(2)氟化物电池氟化物电池在未来或许将替代锂离子电池。国外媒体报道称，氟化物电池的续航理论上可以比锂电池续航提升 10倍。3. 含氟特种气体及延伸产品含氟特种气体可分为氟气、六氟化硫及其他含氟特种气体。我国含氟特种气体已有十几 个品种，其中产量最大的为六氟化硫，已工业化的产品有纯氟气、三氟化氮、四氟化碳等。(1) 氟气由于氟气活性高、危险性大而不便直接应用于有机物的氟化反应，可利用氟制成高活性的CIF3和BrF3以及比较温和的IF 5等较易贮存的强氧化性的氟化剂代替氟进行氟化反应

4、。若直接使用氟气作为氟化剂，则可在氟气中适量加入氮气或氦气作稀释缓解剂。目前氟氮、氟氦配比气因性能卓越、经济环保、蚀刻效率高，进入了太阳能光伏电池、超大规模集成电路 芯片、TFT-LCD面板等行业，趋势引人注目。(2) 六氟化铀UF5用于气体扩散法分离和浓缩铀的同位素，也正因为如此很多国家把制氟业和制氟技术 视为需要保密的行业和限制使用的技术。(3)氟化石墨氟化石墨是一类非化学计量组成的固态氟碳化合物，是极优良的固体润滑剂和高能蓄电池的阴极材料，且不受环境气氛影响。氟化石墨在苛刻气氛和高速、高温、高压条件下也能充分显示出优异的润滑性能，因此氟化石墨被认为是划时代的固体润滑剂。用氟化石墨作为电池

5、阴极材料，用锂作阳极，与非水系电解质组合成电池，这种电池的能量密度是锰锌碱性电池的6倍左右，已引起电化学研究者们的极大兴趣和重视。(4) 氟化沥青近年来，受有机物的氟化和氟化石墨研究的启发，国外有人开始了沥青氟化改性研究。结果表明，沥青氟化后被赋予许多新的特性，众多性质优于相关有机氟化物，它具有比聚四氟乙烯还低的表面能， 是优良的疏水、抗油材料，并保持了沥青的可软化性和在相关溶剂中 的可溶性，这为其规模利用提供了必要的可加工性，是一种极有开发和利用价值的产品。日本在此领域开发了多种的用途，可广泛应用于船用防污涂料、防水容器、脱模剂、氟化材料的粘结剂、清洁剂、电子元件探测剂和焊接的保护气氛以及高

6、真空油，电子绝缘油和非可燃润滑材料等。(5)氟化纤维纤维氟化的优点是可以在常温常压下改性，这就可以直接处理，降低成本。根据氟化程电池活性物质、度不同，其性质可以从金属(离子型化合物)变为半导体(半离子型化合物)到绝缘体(共 价键层状化合物)，因此通过控制其C-F键性质和电子状态可以用作绝缘体、 轻质高导电性物质等。(6) 塑料容器表面氟化为克服聚乙烯、聚丙烯容器的不耐渗透性、易容胀变形和易腐蚀破坏缺点，提出了对聚烯烃容器表面进行氟化改性的研究，氟化瓶就是一种全新概念的新产品，目前已逐步成为中国涂料助剂产品的新包装材料。其氟化机理简单地讲就是在普通塑料瓶的制造过程中增加了 一道氟化工艺，用氟、氮

7、混合气在特殊吹塑设备上进行吹塑，使得经过氟化处理的容器比未经过处理的容器内壁上多了一层聚氟材料层，这一层聚氟材料层可使溶剂渗透最小化。(7)氟里昂氟利昂是一类物质的总称，包括CFC HCFC HFC等 4类，主要是甲烷、乙烷和丙烷的据科学家估计一个氯 是地球的保护层，一旦被 人类健康和生态环境就会受到威胁。目前地球上已氟利昂的影响引起卤代烃，常用作制冷剂、发泡剂和清洗剂，应用领域广泛，例如家用电器、泡沫塑料、日用 化学品、汽车、消防器材等，氟利昂可以在强烈紫外线的作用下发生分解，释放出氯原子， 氯原子可以使臭氧分子加速反应生成氧气分子，使臭氧层不断被破坏，原子可以破坏数万个臭氧分子。臭氧层可以

8、吸收大部分的紫外线，破坏，到达地球表面的紫外线就会增加，CFC类制冷剂。出现很多臭氧层空洞， 有些臭氧层空洞的面积漏洞甚至超过了超过非洲。 了全世界的关注，现今世界公约已经强制规定禁止生产和使用5. 含氟聚合物含氟聚合物主要包括氟树脂与氟橡胶两大类。(1) 氟树脂非粘附性、低摩擦性、耐氟树脂具有优异的耐高低温性能和化学稳定性，很好的电绝缘性、候性和良好润滑性。氟树脂品种繁多，主要品种有聚四氟乙烯和热塑性氟树脂聚全氟乙丙烯、 聚偏氟乙烯、可熔性聚四氟乙烯、聚四氟乙烯一乙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚三氟氯乙烯一乙烯共聚物、聚氟乙烯等，每个品种又衍生有数个到数十个品级。而且历年来各品种还在不断改进，新

9、的品级层出不穷，以满足各种不同用途。氟树脂应用面广，已遍及航空宇航、 原子能、石油化工、机械、电子、建筑、轻纺、半导体、汽车、医疗器械、办公用机器、家 用电器、燃料电池、锂电池等领域，用途迅速扩大。近年来又相继开发了一些新型氟树脂， 如全氟离子交换膜、全氟聚酰亚胺、软质氟树脂、 透明热塑性氟树脂、用作驻极体的含氟树脂新材料， 在工业生产中起着重要作用， 氟树脂已 从单纯的耐热、耐腐蚀、防粘、结构性用途材料发展到功能性用途特种材料。(2) 氟橡胶具有优异的耐高温氟橡胶是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体。或耐低温性、耐油和耐化学药品性。化学稳定性是目前所有弹性体中耐介质性能最好的

10、一种，耐高温性能和硅橡胶一样， 耐天候老化性能极好。 氟橡胶主要品种有 26类，氟橡胶(含偏氟 乙烯、六氟丙烯及其它含氟烯烃单体)、四丙氟橡胶(含四氟乙烯、丙烯等)、氟硅橡胶、氟化膦腈橡胶、氟醚橡胶和含氟热塑性弹性体等各品种又衍生有许多品级以满足不同用途需要。主要应用于航空、宇航、汽车、石油、化工、机械、仪器仪表等工业领域。在一些关键 用途中已成为不可替代的材料。6. 含氟精细化学品含氟精细化学品主要有含氟医药、含氟农药、含氟中间体、含氟染料、氟碳表面活性剂、含氟整理剂、惰性物质和含氟溶剂及其他含氟精细化学品等种类。我国已开发出100多种含氟中间体及多种精细化学品，其中含氟中间体发展迅速，生产

11、能力快速增加。(1) 含氟医药、农药和染料及其中间体含氟医药以其特有的生理活性和高选择性，日益受到生命工程科学等领域的关注。重要减肥药氟拉明、全氟碳类人造可以减少施药量，尽量抑制农药对环境的 提高其耐晒、耐水、耐有机溶剂的性含氟药物有：氟消炎剂、含氟中枢神经系药物、含氟吸入麻醉剂、含氟抗肿瘤药氟脲嘧啶、 抗心率失常药氟卡尼、抗哮喘药氟尼缩松、抗忧郁药氟西汀、 血液等。含氟农药以其特有的高活性和高选择性， 影响。含氟染料因氟元素的引入而增强其光泽和艳度， 能。在药物品种中所占比例越来越高。有含氟机中间体主要用于制药行业的原料药生产中，机氟化合物具有较强的稳定性、生理活性、脂溶性和硫水性，可以调节

12、电子、亲脂性等参 数，所以很多含氟药物在性能上相对具有用量少、毒性低、药效高、代谢能力强等特点， 对药物的药效学和药动学性质产生重大的影响。在现阶段，含氟有机中间体的主要应用市 场在氟喹诺酮类新型抗感染药，如环丙沙星、诺氟沙星、莫西沙星、左氧氟沙星、氧氟沙 星等，都是用含氟中间体生产出来的。这类药杀菌谱较广、毒副作用较小且价格适中，是近年来发展较快的抗菌素品类。(2) 氟涂料氟涂料具有优异的防腐、防粘、耐候等性能。它可选用各种氟树脂或氟橡胶开发出相应的各种氟涂料，有分散液状、溶液型、粉末状和凝胶型等，品种品级繁多，主要用于防腐蚀、 防粘、耐候用途，如使用于建筑外装饰寿命可达40年以上。近些年来

13、，开发的各种室温固化型的氟涂料，方便施工，拓宽了应用范围。其它还有含氟聚氨酯涂料，作为船用涂料，可 解决舰船结构防腐蚀，消除或防止海洋生物在船底附着，还可用作飞机外装、飞机油箱、汽车、文物保护涂料和高压电绝缘子涂料。可聚合的全氟烷基表面活性剂类涂料，可用作汽车外壳保护涂层，墙壁抗涂写污染、飞机防冰雪、游艇耐污染涂料。(3)氟碳表面活性剂氟碳表面活性剂因其极低的表面张力和疏水疏油性，故用途十分广泛，其中生产纤维整石油开采渗透剂、灭火剂等。理剂是其最大用途，还可用于化学、机械、造纸、皮革、石油、消防等领域作消泡剂、脱模 剂、金属表面处理剂、焊药助熔剂、电镀浴添加剂、二、氟化学工业的发展前景氟化工产品以其耐化学品、耐高低温、耐老电子、医药、生物、机械等各个领域，氟化工是以萤石作为基础原料的化学工业。 化、低摩擦、绝缘等优异的性能，广泛应用于化工、 已成为化工行业中发展最快、最有前景的行业之一。从各类氟产品的前景来看，氟氯烷进入衰退期，其替代品将因此而出现广阔的市场；氟树脂进入成熟期，主要产品聚四氟乙烯竞争加剧；氟橡胶进入增长期，随着我国汽车产业的发展，氟橡胶将出现明显的增长；氟涂料则将随着建筑、化工产业的增长而增长；而含氟精细