手機(jī)掃碼訪問本站
微信咨詢
聚四氟乙烯(以下簡(jiǎn)稱 PTFE)又名特氟龍,是四氟乙烯經(jīng)聚合而成的高分子化合物,具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性、耐高低溫性、電絕緣性、表面不粘性等,為許多其他工程塑料所不及,它解決了化工、石油、電氣、制藥等領(lǐng)域的許多難題,因而有“塑料之王”的美稱。 那么,特氟龍(聚四氟乙烯)是怎樣被發(fā)現(xiàn)的呢?
20世紀(jì)的前50年,杜邦公司就像現(xiàn)在的谷歌、特斯拉、SpaceX,總有新發(fā)明新創(chuàng)造,引領(lǐng)時(shí)代潮流。在氟利昂的商業(yè)化之后,他們又找到了新的商機(jī)。
羅伊·普倫基特(Roy Plunkett)是美國(guó)杜邦公司杰克森實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)家。1932年普倫基特博士畢業(yè)后來杜邦公司從事有機(jī)氟的研究。1938年夏天,普倫基特正在研究氯氟烴的制備,雖然之前成功商業(yè)化的氯氟烴都是氯氟烷烴,可是他對(duì)氯氟烯烴產(chǎn)生了興趣。
他選擇了最簡(jiǎn)單的四氟乙烯,他將四氟乙烯存放在干冰冷卻的鋼瓶里,以做進(jìn)一步的研究。有一天,他和助手一起打開了鋼瓶,希望四氟乙烯氣化通過流量計(jì)進(jìn)入反應(yīng)器。但沒多久,他們發(fā)現(xiàn)四氟乙烯的流動(dòng)停止了,鋼瓶的質(zhì)量卻顯示里面還有不少東西。普倫基特?fù)u晃鋼瓶,發(fā)現(xiàn)里面有一些固體物在響動(dòng)。
普倫基特的團(tuán)隊(duì)正在研究四氟乙烯
他把閥門拆下,從鋼瓶里倒出一些白色粉末。接著,他又用一把鋼鋸把鋼瓶鋸開,結(jié)果發(fā)現(xiàn)里面還有相當(dāng)多的白粉末。他明白了,四氟乙烯發(fā)生了聚合反應(yīng),這白色粉末就是聚合物:聚四氟乙烯。1941年,普倫基特通過專利首次把聚四氟乙烯公之于世。1945年,杜邦公司為聚四氟乙烯注冊(cè)了Teflon商標(biāo),中文稱為:特氟龍。
杜邦的商標(biāo)總是能成為一個(gè)產(chǎn)品的代名詞。我們的發(fā)展需要這些偉大的創(chuàng)新公司
聚四氟乙烯被制造出來以后,人們發(fā)現(xiàn)這實(shí)在是一種超強(qiáng)的材料。它十分耐寒,即使到了-269.3度的低溫也沒有問題,在干冰、液氮、液氧、液體空氣的溫度級(jí)別簡(jiǎn)直就是小意思,甚至在液氦中也能保持金身不敗。它的耐熱性能雖說不像它的耐寒性能那么優(yōu)異,卻也能耐受250度的高溫。
它又特別耐腐蝕,不論是強(qiáng)酸強(qiáng)堿,如硫酸、鹽酸、硝酸、燒堿甚至王水,還是強(qiáng)氧化劑,比如重鉻酸鉀、高錳酸鉀,都不能動(dòng)它半根毫毛??梢哉f,它的化學(xué)穩(wěn)定性超過了玻璃、陶瓷、不銹鋼,甚至黃金、白金。我們知道即使是黃金、白金在王水中也會(huì)溶解,然而,聚四氟乙烯在沸騰的王水中煮幾十個(gè)小時(shí),卻依然如舊。
它又特別難被浸濕,在水中浸泡一年,它不會(huì)膨脹,重量也不會(huì)增加。至今,人們還沒發(fā)現(xiàn)有任何一種溶劑,能夠使聚四氟乙烯膨脹。
此外,聚四氟乙烯的介電性能也特別好,而且它的介電性能與頻率無關(guān),也不隨溫度而改變,這讓它在電器中可以用作很好的絕緣材料。
聚四氟乙烯的這些性能讓它贏得了“塑料之王”的美稱!
PTFE是聚四氟乙烯的縮寫。示意圖是聚四氟乙烯的結(jié)構(gòu),你可以把它和聚乙烯類比,也就是說他把聚乙烯中的氫原子都變成了氟原子,氟碳鍵超強(qiáng)的鍵能提供了它各方面超強(qiáng)的特性。
法國(guó)工程師馬克·格雷瓜爾是一個(gè)熱愛釣魚的人,他經(jīng)常因?yàn)獒灳€糾纏到一起而煩惱。他發(fā)現(xiàn)聚四氟乙烯涂層的表面特別光滑,就將聚四氟乙烯涂在他的釣線上。果然他的釣線如果糾纏到一起,只要輕輕一扯,就順溜的解開了。
1954年,他的妻子科萊特看到這一點(diǎn),突發(fā)奇想,如果將聚四氟乙烯涂在鍋的表面,那以后豈不是會(huì)省心很多,再也不用擔(dān)心煎餅沾到鍋上了。格里瓜爾聽了妻子的建議立即開動(dòng)腦筋,廢寢忘食研制出了如何將聚四氟乙烯和鋁結(jié)合在一起的辦法,世界上第一只“不粘鍋”就這樣誕生了。
之前有網(wǎng)絡(luò)文章提到不粘鍋表面的聚四氟乙烯是劇毒物質(zhì),并呼吁大家抵制不粘鍋;更有一些人提出,使用不粘鍋去烹調(diào)一些酸性食物,會(huì)釋放出致癌物質(zhì)。這就有一點(diǎn)無知者無畏了,聚四氟乙烯是很穩(wěn)定的物質(zhì),完全化學(xué)惰性,酸性食物那么點(diǎn)酸距離王水還遠(yuǎn)著呢,怎么可能跟聚四氟乙烯發(fā)生反應(yīng)?只要不讓不粘鍋干燒,達(dá)到250度以上的高溫,聚四氟乙烯甚至不會(huì)熔融,更不會(huì)分解了。
所以,我們還是要懂化學(xué)啊,才能更好的生活。
聚四氟乙烯這種塑料之王可不光是用于廚房里呢,因?yàn)樗貏e光滑,在機(jī)械上的各種軸承、齒輪、滑輪都可以用它來做。由于有的設(shè)備的摩擦部分不宜加油潤(rùn)滑,比如在潤(rùn)滑油脂會(huì)被溶劑溶解而失效的場(chǎng)合或者造紙、制藥、食品、紡織等工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品需要避免潤(rùn)滑油沾污,這就使填充PTFE材料成為機(jī)械設(shè)備零件無油潤(rùn)滑(直接承受載荷)的最理想材料。聚四氟乙烯的摩擦系數(shù)是已知固體材料中最低的,它的表現(xiàn)遠(yuǎn)勝于酚醛樹脂、尼龍,可能只有超高分子量的聚乙烯才能跟它媲美。
聚四氟乙烯涂層這優(yōu)異的特性已經(jīng)用在很多復(fù)合材料的涂層上,甚至在航空業(yè)的飛機(jī)上。
高端復(fù)合材料多為碳纖維和玻璃纖維,這二者的耐腐蝕性能比聚四氟乙烯要弱很多,因此將它們外面涂一層聚四氟乙烯,起到很好的隔離作用。這不光用于航空業(yè),還可以用于建筑等其他領(lǐng)域,舉世聞名的迪拜阿拉伯塔就是其中一例。
阿拉伯塔又被稱為“帆船酒店”,是全球首家七星級(jí)酒店。其外觀是用涂覆了聚四氟乙烯的玻璃纖維,這些表面膜材料可以有效的抵抗紫外線、火災(zāi)、晝夜溫差和沙塵暴。一到晚上,它們就變成了一個(gè)巨大的投影屏幕,將奢華放縱到極致。
隨著材料應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展,PTFE材料的三大缺點(diǎn):冷流性、難焊接性、難熔融加工性正在逐漸被克服,從而使它在光學(xué)、電子、醫(yī)學(xué)、石油化工輸油防滲等多種領(lǐng)域的應(yīng)用前景更加廣闊。