聚四氟乙烯(PTEF)介紹
當前位置:首頁 >> 企業新聞 >> 正文在化學中,聚四氟乙烯(polytetrafloroethylene,PTFE)是一種合成四氟乙烯的含氟聚合物,而且有許多的應用。聚四氟乙烯是杜邦公司Teflon最有名的品牌。
聚四氟乙烯是一種堅固的氟碳固體,因為它是一個用超高分子量化合物組成的碳和氟的化合物,它既不被水或含水物質也不被油或含油物質給弄濕,因為氟為高陰電性原子,會使四氟化物明顯的降低倫敦分散力(London dispersion force)。
聚四氟乙烯用作鍋子或其他炊具上的不沾涂層,原因是強度的碳氟鍵,是一種使用氟取代聚乙烯中所有氫原子的人工合成高分子,它經常被用來在容器和管道的反應和腐蝕性化學品,具有抗酸、抗堿、抗各種有機溶劑等特點。通常用作潤滑劑,可減少摩擦、磨損和能源消耗的機制。
歷史
聚四氟乙烯是由杜邦公司的Roy Plunkett于1938年意外發現。當時他企圖想制造一臺新的氟氯碳化物冷媒時,四氟乙烯在一個高壓儲存容器里面聚合,而容器內壁邊的鐵就成了聚合反應的催化劑。杜邦公司在1941年取得專利,并在1945年用Teflon這個名字注冊登記。
在1950年,杜邦公司對于動力學生產的化學物品有收購的興趣,每年在西弗吉尼亞州的帕克爾斯堡上,生產超過100萬英鎊(450頓)的Teflon。在1954年,法國一位工程師馬克格雷瓜(Marc Gregoire),他的妻子勸他嘗試將釣魚用具的材料使用到她的烹飪廚具上,創造了第一個表面涂有聚四氟乙烯的不沾鍋樹脂的廚具,建立了品牌為Tefal。1961年,在美國密蘇里州堪薩斯城駐地馬里昂達A.Trozzolo的人,都在使用這類物質的用具,成為銷售量第一的煎鍋 ”The Happy Pan”。
早期在田納西州,用途是用于曼哈頓工程做為外殼材料,作為具有高度易反應性的六氟化鈾的閥門和密封的管子,當時稱為K-25。
安全
聚四氟乙烯加熱分解可發現是在200 0 ℃(392 。F)會變成碳氟化合物氣體和升華。雖然它是穩定無毒的,但在炊具溫度高達260 ℃(500 。F)會開始變質,在350 ℃(660 。F)會分解。這些剝蝕物可令鳥類致死,并可使人產生類似流感的癥狀。
在烹煮油、脂和奶油時,在溫度高達200 ℃(392 。F)時會有燒焦與煙霧,肉類通常是在200-300 ℃(400-450 。F)的時候才會燒焦。在爐火上放置一個無人看管的廚具則很容易就可超過這個溫度。
在1959年(在美國食品及藥物管理局批準食物調理器具物質之前)的一份研究中顯示,當涂層鍋在干燒時所產生的氣體中的毒性,較烹煮一般食用油所產生的氣體中的毒性低。
性質
PTFE在室溫下是一種白色固體,密度大約是2.2 g/cm3。根據杜邦數據顯示,其熔點為327 °C(620.6 °F),但于260 °C (500 °F)以上就會變質。PTFE從碳氟鍵的聚合效應而得到這種性質,而氟碳化物也是。
摩擦系數的塑材通常是衡量拋光鋼。聚四氟乙烯的摩擦系數為0.1或更低,這是已知的固體物質中第二低的(第一是類似金鋼石碳的物質)。PTFE對凡德瓦力的電阻就像是壁虎不能黏著的平面,雖然牠還是可以使用他腳上的毛發像蜘蛛一樣地爬行。
聚四氟乙烯具有優良的介電性,尤其是在高調頻,非常適合用作絕緣電纜及連接器組件和材料作為印刷電路板使用的微波頻率。加上其高熔化溫度,這使得它的首選材料作為一種高性能的替代較弱,降低聚乙烯熔點是常用于低成本應用。其極高的體積電阻率使它成為制造長壽命駐極體的理想材料,像磁鐵一樣類似物的設備。
因惰性化學的關系,聚四氟乙烯不能交聯的像一個彈性體,因此它沒有“記憶“,而是受到蠕變,也稱為冷流和壓縮。些微的蠕變可以使聚四氟乙烯表面交聯密封,這現象優于其他大多數的塑料封條。如果有太多的蠕變則會受到所害。復合性填充材料控制不必要的蠕變和改善摩損、摩擦和其他性質。有時,金屬的彈性適用在連續的力量,對于聚四氟乙烯的密封,提供良好的聯系,同時也允許一些蠕變。
由于其較低的摩擦,使用于部分可調整的零件上的應用:軸承、軸襯、齒輪、耐磨版等在這些應用中其效能明顯優于尼龍(nylon)和縮醛(acetal),它是比較高分子聚乙烯(UHMWPE),即使高分子聚乙烯比聚四氟乙烯更耐磨損。對于這些應用程序,聚四氟乙烯的版本與礦物油或嵌入二硫化鉬的潤滑油的模版正在生產著。
GORE是公司創辦人的名字,GORE-TEX是研發新材質的命名。這種材質是一種由含氟聚合物的高分子材料做成的超纖維布料,也是一種薄膜。在美國的明尼蘇達雙城的屋頂含有聚四氟乙烯的涂層,是全國應用最大的范例,利用了20畝(8100平方米)的雙層材料,在白色的屋頂上涂有一層聚四氟乙烯的玻璃纖維,讓體育場有其獨特的外觀。而倫敦的千年圓頂也涂上了聚四氟乙烯。
粉末的聚四氟乙烯用于煙火混和物作為氧化劑與金屬粉末,如鋁、鎂。點火后,這些混合物會形成碳煙還有相對應的金屬氟化物還有大量的熱。因此,他們被用來做紅外誘餌彈和點火固體燃料火箭推進器。聚四氟乙烯也用作身體的穿孔,像是鎖骨刺破,因為它具有靈活性和生物兼容性。
聚四氟乙烯板料
在光輻射方面,使用由聚四氟乙烯制作的板料,當測量在分光輻射譜儀和寬帶輻射計(即光照度米和紫外輻射計),朝向于期能利幾乎完全散開傳送的光。而且,聚四氟乙烯的光學性能停留恒定在各種各樣的波長,從紫外線到紅外線。在這個區域,對漫透射率的規則透射率是微乎其微的小,以便通過分散器(聚四氟乙烯板料)向四面八方射出,像Lambert’ s余弦定律。因此,聚四氟乙烯始能測量光學輻射的力量的余弦角度反映在表面,像太陽輻射測量一樣。
聚四氟乙烯也用于某些類型的涂層硬化穿透裝甲子彈,以減少磨損在槍支上的膛線。而子彈會憑借著聚四氟乙烯的支撐能力,以減輕子彈穿透防彈衣。聚四氟乙烯的低摩擦系數也被利用做為計算機鼠標,如Logitech的G5、G7和G9。低摩擦提供聚四氟乙烯使鼠標轉移和滑行的表面順利事半功倍。聚四氟乙烯的高耐腐蝕性,非常適合實驗室的環境而做為容器,磁石攪拌器和油管的高度腐蝕性化學物質,如氫氟酸,會溶化玻璃容器。聚四氟乙烯可以作密封膠帶使用。如果合適的自體移植靜脈無法使用時,聚四氟乙烯移植可用于繞過在周邊血管疾病的狹窄的動脈。聚四氟乙烯可以用來防止昆蟲爬上表面的材料。聚四氟乙烯很溜滑,昆蟲無法掌握往往會脫落。例如聚四氟乙烯是用于防止螞蟻爬出來的山蟻黃藤(formicaria)。