基本介紹
- 中文名：特氟龍
- 外文名：Teflon
- 隸屬：杜邦公司
- 發明者：Roy J. Plunkett博士
- 發明地點：Jackson實驗室
基本信息,特氟龍來源,特點與用途,商品分類,聚四氟乙烯,聚四氟乙烯,主要特點,使用優點,套用領域,物理性質,
基本信息
簡介
大約70年前，化學家Roy J. Plunkett博士在杜邦位於美國新澤西州的Jackson實驗室中發明了聚四氟乙烯樹脂，杜邦公司以“Teflon”作為該產品的商標名稱。隨後，杜邦公司又在Teflon 聚四氟乙烯樹脂之外研發出一系列產品，包括Teflon AF （無定形氟聚物），Teflon FEP （氟化乙烯丙烯樹脂），Teflon FFR （氟聚物泡沫樹脂），Teflon NXT氟聚物樹脂，Teflon PFA （全氟烷氧基樹脂） 等等。
聚四氟乙烯俗稱“塑膠王”。它是由四氟乙烯經聚合而成的高分子化合物，具有優良的化學穩定性、耐腐蝕性（是當今世界上耐腐蝕性能最佳材料之一，除熔融金屬鈉和液氟外，能耐其它一切化學藥品，在王水中煮沸也不起變化，廣泛套用於各種需要抗酸鹼和有機溶劑的）、密封性、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化耐力、耐溫優異（能在+250℃至-180℃的溫度下長期工作）。
特氟龍來源
大約70年前，化學家羅伊·普朗克特（Roy J. Plunkett）博士在杜邦位於美國新澤西州的Jackson實驗室中發明了聚四氟乙烯樹脂，杜邦公司以“Teflon”作為該產品的商標名稱。在中國，由於發音的緣故，“Teflon”這一商標又被稱之為特氟龍、鐵氟龍、鐵富龍、特富龍、特氟隆等等，皆為Teflon 的音譯。
隨後，杜邦公司又在Teflon®；聚四氟乙烯樹脂之外研發出一系列產品，包括Teflon® AF （無定形氟聚物），Teflon® FEP （氟化乙烯丙烯樹脂），Teflon® FFR （氟聚物泡沫樹脂），Teflon® NXT（氟聚物樹脂），Teflon® PFA （全氟烷氧基樹脂） 等等。
1954年，法國工程師馬克·格雷瓜爾（Marc Gregoire）的妻子柯萊特（Colette）突發奇想，覺得丈夫用來塗在釣魚線上防止打結的不粘材料特聚四氟乙烯如果可以用在煎鍋上，效果一定不錯。拯救了無數現代家庭主婦的“不粘鍋”由此誕生。不過，1938年被羅伊·普朗克特（Roy J. Plunkett）發明出來的聚四氟乙烯最早的用武之地，卻是舉世聞名的“”。
特點與用途
TEFLON樹脂名稱 | 特點 | 主要用途 |
PTFE | 成型困難，但綜合性能最好 | 占整個氟塑膠產量的70%左右，套用於化工、機械、電器、建築、電子、汽車等諸多領域。 |
PFA | 俗稱可熔性PTFE，各種性能是氟塑膠之冠 | 廣泛套用於半導體行業、以及醫療、化工防腐、汽車等領域 |
FEP | 耐熱性比PFA低60℃，耐應力開裂性能稍差，但防粘性和耐輻射性能優異 | 通訊電纜、電線、半導體、化工防腐、醫用材料、汽車、工業塗料等領域 |
ETFE | 加工成型性好，物理性能均衡、機械韌性好、耐射線性能優異 | 工業用電線電纜，原子反應堆電纜和車輛用電線及製件，工業用塗料等 |
PCTFE | 硬度高、耐低溫性、尺寸穩定性優異 | 低溫密封、電氣、防腐、防輻射元件 |
PVDF | 阻氣性好、有特殊的壓電性、熱電性等 | 建築防腐、耐候塗料、化工防腐、壓電材料、釣魚線等 |
PVF | 良好的耐候性和較好的耐輻射性 | 建築用薄膜等 |
Teflon（特氟龍）商標使用商品分類
商品分類
杜邦公司Teflon（特氟龍）商標主要使用在以下幾種產品上：PTFE、FEP、PFA、ETFE、AF、NXT、FFR。
PTFE：PTFE（聚四氟乙烯）不粘塗料可以在260℃連續使用，具有最高使用溫度290-300℃，極低的摩擦係數、良好的耐磨性以及極好的化學穩定性。
FEP：FEP（氟化乙烯丙烯樹脂）不粘塗料在烘烤時熔融流動形成無孔薄膜，具有卓越的化學穩定性、極好的不粘特性，最高使用溫度為200℃。
PFA：PFA（全氟烷氧基樹脂）不粘塗料與FEP一樣在烘烤時熔融流動形成無孔薄膜。PFA的優點是具有更高的連續使用溫度260℃，更強的剛韌度，特別適合使用在高溫條件下防粘和耐化學性使用領域。
聚四氟乙烯
聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethene，一般稱作“不粘塗層”或“易潔鑊物料”；是一種使用了氟取代聚乙烯中所有氫原子的人工合成高分子材料。聚四氟乙烯英文全稱為Polytetrafluoroetylene，簡稱PTFE、F4等。它是一種使用了氟取代聚乙烯中所有氫原子的人工合成高分子材料。這種材料具有抗酸抗鹼、抗各種有機溶劑的特點，幾乎不溶於所有的溶劑。同時，聚四氟乙烯具有耐高溫的特點，它的摩擦係數極低，所以可作潤滑作用之餘，亦成為了易潔鑊和水管內層的理想塗料。
聚四氟乙烯的分子結構式
聚四氟乙烯的分子結構式聚四氟乙烯
（PTFE)
溫度 -20～250℃（-4～+482°F），允許驟冷驟熱，或冷熱交替操作。
壓力 -0.1～6.4Mpa（全負壓至64kgf/cm2）（Full vacuum to 64kgf/cm2）
它的產生解決了中國化工、石油、製藥等領域的許多問題。聚四氟乙烯密封件、墊圈、墊片. 聚四氟乙烯密封件、墊片、密封墊圈是選用懸浮聚合聚四氟乙烯樹脂模塑加工製成。聚四氟乙烯與其他塑膠相比具有耐化學腐蝕的特點，它已被廣泛地套用作為密封材料和填充材料。
用作工程塑膠，可製成聚四氟乙烯管、棒、帶、板、薄膜等。分散液可用作各種材料的絕緣浸漬液和金屬、玻璃、陶器表面的防腐圖層等。各種聚四氟圈、聚四氟墊片、聚四氟盤根等廣泛用於各類防腐管道法蘭密封。此外，也可以用於抽絲，聚四氟乙烯纖維——氟綸。
目前，各類聚四氟乙烯製品已在化工、機械、電子、電器、軍工、航天、環保和橋樑等國民經濟領域中起到了舉足輕重的作用。
聚四氟乙烯（PTFE）使用條件行業 化工、石化、煉油、氯鹼、制酸、磷肥、製藥、農藥、化纖、染化、焦化、煤氣、有機合成、有色冶煉、鋼鐵、原子能及高純產品生產（如離子膜電解），粘稠物料輸送與操作，衛生要求高度嚴格的食品、飲料等加工生產部門。
聚四氟乙烯氟聚合物具有的特性
主要特點
⒈不粘性：幾乎所有物質都不與聚四氟乙烯塗膜粘合。很薄的膜也顯示出很好的不粘附性能。
⒉耐熱性：聚四氟乙烯塗膜具有優良的耐熱和耐低溫特性。短時間可耐高溫到300℃，一般在240℃~260℃之間可連續使用，具有顯著的熱穩定性，它可以在冷凍溫度下工作而不脆化，在高溫下不融化。
⒊滑動性：聚四氟乙烯塗膜有較低的摩擦係數。負載滑動時摩擦係數產生變化，但數值僅在0.05-0.15之間。
⒋抗濕性：聚四氟乙烯塗膜表面不沾水和油質，生產操作時也不易沾溶液，如粘有少量污垢，簡單擦拭即可清除。停機時間短，節省工時並能提高工作效率。
⒌耐磨損性：在高負載下，具有優良的耐磨性能。在一定的負載下，具備耐磨損和不粘附的雙重優點。
⒍耐腐蝕性：聚四氟乙烯幾乎不受藥品侵蝕，可以保護零件免於遭受任何種類的化學腐蝕。
聚四氟乙烯廣泛套用於耐高溫、要求高粘性的行業。
美國“阿克蘇諾貝爾”公司新研究出無害不粘材料，由於是秘方並沒有透露具體製作方法，但是聲稱絕對安全無害，並且已經在美國頂級廚具calphalon的產品上使用。
使用優點
耐高溫——使用工作溫度達250℃。
耐低溫——具有良好的機械韌性；即使溫度下降到-196℃，也可保持5%的伸長率。
耐腐蝕——對大多數化學藥品和溶劑，表現出惰性、能耐強酸強鹼、水和各種有機溶劑。
耐氣候——有塑膠中最佳的老化壽命。
高潤滑——是固體材料中摩擦係數最低者。
不粘附——是固體材料中最小的表面張力，不粘附任何物質。
無毒害——具有生理惰性，作為人工血管和臟器長期植入體內無不良反應。
套用領域
材料套用
聚四氟乙烯可採用壓縮或擠出加工成型；也可製成水分散液，用於塗層、浸漬或製成纖維。聚四氟乙烯在原子能、國防、航天、電子、電氣、化工、機械、儀器、儀表、建築、紡織、金屬表面處理、製藥、醫療、食品、冶金冶煉等工業中廣泛用作耐高低溫、耐腐蝕材料，絕緣材料，防粘塗層等，使之成為不可取代的產品。
聚四氟乙烯具有傑出的優良綜合性能，耐高溫，耐腐蝕、不粘、自潤滑、優良的介電性能、很低的摩擦係數。用作工程塑膠，可製成聚四氟乙烯管、棒、帶、板、薄膜等。一般套用於性能要求較高的耐腐蝕的管道、容器、泵、閥以及制雷達、高頻通訊器材、無線電器材等。在聚四氟乙烯中加入任何可以承受聚四氟乙烯燒結溫度的填充劑，它的機械性能可獲得大大的改善。同時，保持聚四氟乙烯其它優良性能。填充的品種有玻璃纖維、金屬、金屬化氧化物、石墨、二硫化鉬、碳纖纖、聚醯亞胺、EKONOL…等，耐磨耗、極限PV值可提高1000倍。塗裝於子彈彈頭表面能增加子彈穿透性。
化學性質
耐大氣老化性：耐輻照性能和較低的滲透性：長期暴露於大氣中，表面及性能保持不變。
不燃性：限氧指數在90以下。
耐酸鹼性：不溶於強酸、強鹼和有機溶劑（包括魔酸，即氟銻磺酸）。
抗氧化性：能耐強氧化劑的腐蝕。
酸鹼性：呈中性。
聚四氟乙烯化學性質的爭議
爭執的焦點是聚四氟乙烯在加熱時是否會釋放具有毒性的全氟辛酸銨。Kluger事務所的Steve Silverman說：「DuPont本身研究顯示，當聚四氟乙烯加熱，會釋出若干種有毒氣體。DuPont則稱，只有在加熱超過攝氏340度（華氏660度）時，聚四氟乙烯塗料才會面臨顯著的分解，而這類溫度超過烹飪油冒煙點甚多。DuPont表示，「要等食物燒焦到不可食的程度，才可能達到裂解的溫度。不過，如果乾鍋或空鍋被忘在爐子上或烤箱裡，是有可能達到這種高溫。過去40年，不沾鍋導致健康受到輕微影響，僅有一例紀錄在案。」
物理性質
性質
密度：2.1–2.3 g/cm³
聚四氟乙烯的機械性質較軟。具有非常低的表面能。
聚四氟乙烯（F4,PTFE）具有一系列優良的使用性能：耐高溫—長期使用溫度200~260度，耐低溫—在-100度時仍柔軟；耐腐蝕—能耐王水和一切有機溶劑；耐氣候—塑膠中最佳的老化壽命；高潤滑—具有塑膠中最小的摩擦係數（0.04）；不粘性—具有固體材料中最小的表面張力而不粘附任何物質；無毒害—具有生理惰性；優異的電氣性能，是理想的C級絕緣材料，報紙厚的一層就能阻擋1500V的高壓；比冰還要光滑。聚四氟乙烯材料，廣泛套用在國防軍工、原子能、石油、無線電、電力機械、化學工業等重要部門。產品：聚四氟四乙烯棒材、管料、板材、車削板材。聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文縮寫為PTFE。結構式為。20世紀30年代末期發現，40年代投入工業生產。性質 聚四氟乙烯相對分子質量較大，低的為數十萬，高的達一千萬以上，一般為數百萬（聚合度在104數量級，而聚乙烯僅在103）。一般結晶度為90～95%，熔融溫度為327～342℃。聚四氟乙烯分子中CF2單元按鋸齒形狀排列，由於氟原子半徑較氫稍大，所以相鄰的CF2單元不能完全按反式交叉取向，而是形成一個螺旋狀的扭曲鏈，氟原子幾乎覆蓋了整個高分子鏈的表面。這種分子結構解釋了聚四氟乙烯的各種性能。溫度低於19℃時，形成13/6螺旋；在19℃發生相變，分子稍微解開，形成15/7螺旋。
雖然在全氟碳化合物中碳-碳鍵和碳-氟鍵的斷裂需要分別吸收能量346.94和484.88kJ/mol，但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯僅需能量171.38kJ。所以在高溫裂解時，聚四氟乙烯主要解聚為四氟乙烯。聚四氟乙烯在260、370和420℃時的失重速率（%）每小時分別為1×10-4、4×10-3和9×10-2。可見，聚四氟乙烯可在 260℃長期使用。由於高溫裂解時還產生劇毒的副產物氟光氣和全氟異丁烯等，所以要特別注意安全防護並防止聚四氟乙烯接觸明火。
力學性能
它的摩擦係數極小，僅為聚乙烯的1/5，這是全氟碳表面的重要特徵。又由於氟-碳鏈分子間作用力極低，所以聚四氟乙烯具有不粘性。
聚四氟乙烯在-196～260℃的較廣溫度範圍內均保持優良的力學性能，全氟碳高分子的特點之一是在低溫不變脆。
耐化學腐蝕和耐候性
除熔融的鹼金屬外，聚四氟乙烯幾乎不受任何化學試劑腐蝕。例如在濃硫酸、硝酸、鹽酸，甚至在王水中煮沸，其重量及性能均無變化，也幾乎不溶於所有的溶劑，只在300℃以上稍溶於全烷烴（約0.1g/100g）。聚四氟乙烯不吸潮，不燃，對氧、紫外線均極穩定，所以具有優異的耐候性。
電性能
聚四氟乙烯在較寬頻率範圍內的介電常數和介電損耗都很低，而且擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性都較高。
耐輻射性能
聚四氟乙烯的耐輻射性能較差（104拉德），受高能輻射後引起降解，高分子的電性能和力學性能均明顯下降。
聚合
聚四氟乙烯由四氟乙烯經自由基聚合而生成。工業上的聚合反應是在大量水存在下攪拌進行的，用以分散反應熱，並便於控制溫度。聚合一般在40～80℃，3～26千克力/厘米2壓力下進行，可用無機的過硫酸鹽、有機過氧化物為引發劑，也可以用氧化還原引發體系。每摩爾四氟乙烯聚合時放熱171.38kJ。分散聚合須添加全氟型的表面活性劑，例如全氟辛酸或其鹽類。
膨脹係數
（25～250℃）10～12×10-5/℃
