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聚四氟乙烯是1938年由化学家罗伊·普朗克特(Roy J. Plunkett)博士在杜邦位于美国新泽西州的Jackson实验室中意外发现 [1] :当他尝试制作新的氯氟碳化合物冷媒时,四氟乙烯在高压储存容器中聚合(容器内壁的铁成为聚合反应的催化剂)。杜邦公司在1941年取得其专利,并于1944年以"Teflon"的名称注册商标。随后,杜邦公司又在Teflon®聚四氟乙烯树脂之外研发出一系列产品,包括Teflon; AF (无定形氟聚物), Teflon; FEP (氟化乙烯丙烯树脂), Teflon; FFR (氟聚物泡沫树脂), Teflon; NXT(氟聚物树脂), Teflon; PFA (全氟烷氧基树脂) 等等。
1954年,法国工程师马克·格雷瓜尔(Marc Gregoire)的妻子柯莱特(Colette)突发奇想,觉得丈夫用来涂在钓鱼线上防止打结的不粘材料特氟龙(Teflon)如果可以用在煎锅上,效果一定不错。拯救了无数现代家庭主妇的“不粘锅”由此诞生。
聚四氟乙烯特性
1、不粘性:几乎所有物质都不与聚四氟乙烯涂膜粘合。很薄的膜也显示出很好的不粘附性能。
2、耐热性:聚四氟乙烯涂膜具有优良的耐热和耐低温特性。短时间可耐高温到300℃,一般在240℃~260℃之间可连续使用,具有显著的热稳定性,它可以在冷冻温度下工作而不脆化,在高温下不融化。
3、滑动性:聚四氟乙烯涂膜有较低的摩擦系数。负载滑动时摩擦系数产生变化,但数值仅在0.05-0.15之间。
4、抗湿性:聚四氟乙烯涂膜表面不沾水和油质,生产操作时也不易沾溶液,如粘有少量污垢,简单擦拭即可清除。停机时间短,节省工时并能提高工作效率。
5、耐磨损性:在高负载下,具有优良的耐磨性能。在一定的负载下,具备耐磨损和不粘附的双重优点。
6、耐腐蚀性:聚四氟乙烯几乎不受药品侵蚀,能够承受除了熔融的碱金属,氟化介质以及300℃氢氧化钠之外的所有强酸(包括王水)、强氧化剂、还原剂和各种有机溶剂的作用,可以保护零件免于遭受任何种类的化学腐蚀。
工业上采用悬浮聚合法或乳液聚合法生产。
1.单体四氟乙烯的制备
工业上以三氯甲烷为原料,用无水氢氟酸使三氯甲烷氟化,反应温度在65ºC以上,用五氯化锑为催化剂,后用热裂法制成四氟乙烯。也可用锌在高温下与四氟二氯乙烷作用制得四氟乙烯。
2.聚四氟乙烯的制备
在搪瓷或不锈钢聚合釜中,以水为介质,过硫酸钾为引发剂,全氟羧酸铵盐为分散剂,氟碳化合物为稳定剂,四氟乙烯经氧化还原聚合而制得聚四氟乙烯。
将各种助剂加入反应釜中,四氟乙烯单体以气相进入聚合釜,调节釜内温度至25℃,然后加入一定量的活化剂(偏重亚硫酸钠),通过氧化还原体系进行引发聚合。聚合过程中不断补加单体,保持聚合压力0.49~0.78MPa,聚合后所得到的分散液用水稀释至一定浓度,并调节温度到15~20ºC,用机械搅拌凝聚后,经水洗、干燥,即得本品为细粒状树脂。
用于电气工业,在航天、航空、电子、仪表、计算机等工业中用作电源和信号线的绝缘层、耐腐、耐磨材料可制薄膜、管板棒、轴承、垫圈、阀门及化工管道、管件、设备容器衬里等。
具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的耐力。耐高温,使用工作温度达250℃。耐低温,低温下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。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。耐候性好,有塑料中佳的老化寿命。高润滑,是固体材料中摩擦系数低者。不黏附,是固体材料中表面张力小者,不黏附任何物质。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。
聚四氟乙烯在原子能、、航天、电子、电气、化工、机械、仪器、仪表、建筑、纺织、金属表面处理、制药、医疗、食品、冶金冶炼等工业中广泛用作耐高低温、耐腐蚀材料,绝缘材料,防粘涂层等,使之成为不可取代的产品。
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