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氟化工——塑料之王

2019-08-06 09:55:45 | 来源:鲁超 | 总浏览:42

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

普伦基特是美国杜邦公司杰克森实验室的化学家。1938年夏天,普伦基特正在研究氯氟烃的制备,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。没多久,他们发现四氟乙烯的流动停止了,普伦基特发现钢瓶里还有不少东西,他摇晃钢瓶,发现里面有一些固体物在响动。



他用一把钢锯把钢瓶锯开,竟然发现相当多的白粉末。普伦基特明白了,四氟乙烯聚合了,这白色粉末就是高分子聚合物:聚四氟乙烯。他继续研究,得到了更好的方法制造更多的聚四氟乙烯。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。


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。所以,如果莫瓦桑时代就有这种材料,就不会有那么多化学家在氟元素的发现上损失健康甚至生命了,当然这是个先有鸡还是先有蛋的问题。

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“塑料王”的美称!


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、面条、米饭、肉酱沾到锅上了。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。主妇们请牢记,聚四氟乙烯只是塑料而已,千万不能用钢丝球去洗不粘锅啊。】


近年来,有网络写手炮制出一些耸人听闻的小文章,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,前面我们提到,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?换一句话说,即使有痕量的聚四氟乙烯进入人体,也不会在人体内发生化学反应。况且,只要不对着不粘锅空烧,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。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。


聚四氟乙烯涂层这优异的特性也不能光被用在不粘锅上啊,其实它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。





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