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塑料之王--聚四氟乙烯发展史

来源于:张家港市耀堃化工有限公司   发布时间:2019/2/18 10:15:07   阅读次数:633

聚四氟乙烯(以下简称 PTFE)又名特氟龙,是四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物,具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、耐高低温性、电绝缘性、表面不粘性等,为许多其他工程塑料所不及,它解决了化工、石油、电气、制药等领域的许多难题,因而有“塑料之王”的美称。 那么,特氟龙(聚四氟乙烯)是怎样被发现的呢?


20世纪的前50年,杜邦公司就像现在的谷歌、特斯拉、SpaceX,总有新发明新创造,引领时代潮流。在氟利昂的商业化之后,他们又找到了新的商机。


罗伊·普伦基特(Roy Plunkett)是美国杜邦公司杰克森实验室的化学家。1932年普伦基特博士毕业后来杜邦公司从事有机氟的研究。1938年夏天,普伦基特正在研究氯氟烃的制备,虽然之前成功商业化的氯氟烃都是氯氟烷烃,可是他对氯氟烯烃产生了兴趣


他选择了最简单的四氟乙烯,他将四氟乙烯存放在干冰冷却的钢瓶里,以做进一步的研究。有一天,他和助手一起打开了钢瓶,希望四氟乙烯气化通过流量计进入反应器。但没多久,他们发现四氟乙烯的流动停止了,钢瓶的质量却显示里面还有不少东西。普伦基特摇晃钢瓶,发现里面有一些固体物在响动。


普伦基特的团队正在研究四氟乙烯


他把阀门拆下,从钢瓶里倒出一些白色粉末。接着,他又用一把钢锯把钢瓶锯开,结果发现里面还有相当多的白粉末。他明白了,四氟乙烯发生了聚合反应,这白色粉末就是聚合物:聚四氟乙烯。1941年,普伦基特通过专利首次把聚四氟乙烯公之于世。1945年,杜邦公司为聚四氟乙烯注册了Teflon商标,中文称为:特氟龙。


杜邦的商标总是能成为一个产品的代名词。我们的发展需要这些伟大的创新公司


聚四氟乙烯被制造出来以后,人们发现这实在是一种超强的材料。它十分耐寒,即使到了-269.3度的低温也没有问题,在干冰、液氮、液氧、液体空气的温度级别简直就是小意思,甚至在液氦中也能保持金身不败。它的耐热性能虽说不像它的耐寒性能那么优异,却也能耐受250度的高温


它又特别耐腐蚀,不论是强酸强碱,如硫酸、盐酸、硝酸、烧碱甚至王水,还是强氧化剂,比如重铬酸钾、高锰酸钾,都不能动它半根毫毛。可以说,它的化学稳定性超过了玻璃、陶瓷、不锈钢,甚至黄金、白金。我们知道即使是黄金、白金在王水中也会溶解,然而,聚四氟乙烯在沸腾的王水中煮几十个小时,却依然如旧。


它又特别难被浸湿,在水中浸泡一年,它不会膨胀,重量也不会增加。至今,人们还没发现有任何一种溶剂,能够使聚四氟乙烯膨胀。


此外,聚四氟乙烯的介电性能也特别好,而且它的介电性能与频率无关,也不随温度而改变,这让它在电器中可以用作很好的绝缘材料。


聚四氟乙烯的这些性能让它赢得了“塑料之王”的美称!


PTFE是聚四氟乙烯的缩写。示意图是聚四氟乙烯的结构,你可以把它和聚乙烯类比,也就是说他把聚乙烯中的氢原子都变成了氟原子,氟碳键超强的键能提供了它各方面超强的特性。


法国工程师马克·格雷瓜尔是一个热爱钓鱼的人,他经常因为钓线纠缠到一起而烦恼。他发现聚四氟乙烯涂层的表面特别光滑,就将聚四氟乙烯涂在他的钓线上。果然他的钓线如果纠缠到一起,只要轻轻一扯,就顺溜的解开了。


1954年,他的妻子科莱特看到这一点,突发奇想,如果将聚四氟乙烯涂在锅的表面,那以后岂不是会省心很多,再也不用担心煎饼沾到锅上了。格里瓜尔听了妻子的建议立即开动脑筋,废寝忘食研制出了如何将聚四氟乙烯和铝结合在一起的办法,世界上第一只“不粘锅”就这样诞生了

不粘锅的表面就是聚四氟乙烯


之前有网络文章提到不粘锅表面的聚四氟乙烯是剧毒物质,并呼吁大家抵制不粘锅;更有一些人提出,使用不粘锅去烹调一些酸性食物,会释放出致癌物质。这就有一点无知者无畏了,聚四氟乙烯是很稳定的物质,完全化学惰性,酸性食物那么点酸距离王水还远着呢,怎么可能跟聚四氟乙烯发生反应?只要不让不粘锅干烧,达到250度以上的高温,聚四氟乙烯甚至不会熔融,更不会分解了。


所以,我们还是要懂化学啊,才能更好的生活。


聚四氟乙烯这种塑料之王可不光是用于厨房里呢,因为它特别光滑,在机械上的各种轴承、齿轮、滑轮都可以用它来做。由于有的设备的摩擦部分不宜加油润滑,比如在润滑油脂会被溶剂溶解而失效的场合或者造纸、制药、食品、纺织等工业领域的产品需要避免润滑油沾污,这就使填充PTFE材料成为机械设备零件无油润滑(直接承受载荷)的最理想材料。聚四氟乙烯的摩擦系数是已知固体材料中最低的,它的表现远胜于酚醛树脂、尼龙,可能只有超高分子量的聚乙烯才能跟它媲美。


聚四氟乙烯材料做的垫片,有强大的抗蠕变性


聚四氟乙烯涂层这优异的特性已经用在很多复合材料的涂层上,甚至在航空业的飞机上。



高端复合材料多为碳纤维和玻璃纤维,这二者的耐腐蚀性能比聚四氟乙烯要弱很多,因此将它们外面涂一层聚四氟乙烯,起到很好的隔离作用。这不光用于航空业,还可以用于建筑等其他领域,举世闻名的迪拜阿拉伯塔就是其中一例。



阿拉伯塔又被称为“帆船酒店”,是全球首家七星级酒店。其外观是用涂覆了聚四氟乙烯的玻璃纤维,这些表面膜材料可以有效的抵抗紫外线、火灾、昼夜温差和沙尘暴。一到晚上,它们就变成了一个巨大的投影屏幕,将奢华放纵到极致。


随着材料应用技术的不断发展,PTFE材料的三大缺点:冷流性、难焊接性、难熔融加工性正在逐渐被克服,从而使它在光学、电子、医学、石油化工输油防渗等多种领域的应用前景更加广阔。

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