聚四氟乙烯

塑料王聚四氟乙烯介绍

聚四氟乙烯(PTFE),俗名特氟龙,是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点,几乎不溶于所有的溶剂。同时,聚四氟乙烯具有耐高温的特点,它的摩擦系数极低,所以可作润滑作用之余,亦成为了易洁镬和水管内层的理想涂料。

这种材料于1938年由杜邦公司的工程师罗伊•普朗克特发现。当时,他正尝试制作新的氯氟碳化合物冷媒,却意外地发现四氟乙烯在高压储存容器中发生了聚合反应,生成一种新的物质。这种新的物质具有高度的耐腐蚀性,绝大多数强酸强碱(包括王水和氟锑酸在内)、强氧化剂和还原剂都奈何不了它,因此特氟龙又有另外一个外号——塑料王。

它主要有以下些优点:

1.耐高温——使用工作温度达250℃。

2.耐低温——具有良好的机械韧性;即使温度下降到-196℃,也可保持5%的伸长率。

3.耐腐蚀——对大多数化学药品和溶剂,表现出惰性、能耐强酸强碱、水和各种有机溶剂。

4.耐气候——有塑料中最佳的老化寿命。

5.高润滑——是固体材料中摩擦系数最低者。

6.不粘附——是固体材料中最小的表面张力,不粘附任何物质。

7.无毒害——具有生理惰性,作为人工血管和脏器长期植入体内无不良反应。

8.电绝缘性——可以抵抗1500伏高压电。

特氟龙其实在我们日常生活中很常见,尤其在炊具领域。然而,真正让特氟龙进入炊具领域的是它的其中两个性能:超低的摩擦系数和表面能。特氟龙的摩擦系数在所有塑料中是最小的,它的表面能在所有固体材料中也是最低的,这些性能都使得其他物质很难在其表面附着。凭借这两个绝对优势,特氟龙占据了不粘锅涂料的大部分市场。近些年来,除了特氟龙以外,其他类型的不粘涂层也在发展,日本的大金(Dakin)氟涂料、美国的华福(Whitford)涂层以及陶瓷涂层都逐渐被市场接受。不过,特氟龙依靠其极佳的性能和较高的性价比依然占据着不粘锅市场的主要地位。

但是需要注意的是,根据杜邦公司资料显示,使用特氟龙不粘涂层的炊具在常温至260℃的温度范围内都不会发生任何变化,但是当温度超过260℃时,涂层逐渐向不稳定状态转变,当温度超过350℃时会发生分解。

如果真的对特氟龙涂层进行过度加热,吸入其释放的烟雾可能会引起类似流感的症状,症状包括寒战、头痛、发热和咳嗽等,这种情况被称为“聚合物烟雾热”。这些“聚合物烟雾”还可能对某些鸟类产生更严重的危害,可导致鸟类死亡。不过,这种情况要把涂层材料加热到300~450℃才会发生,除非把不粘锅长时间空烧否则很难做到。

聚合物烟雾热的案例,特氟龙涂层均已烧毁。

聚四氟乙烯

王工注:聚四氟乙烯相对分子质量较大,低的为数十万,高的达一千万以上,一般为数百万(聚合度在10000数量级,而聚乙烯仅在1000)。因此可以说是非常稳定的材料。

作者:王剑磊,材料研发工程师,中科院海西研究院 材料工程研究所,微信公众号:wang_material

发布者

高分子

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