铁弗龙
铁弗龙是(PTFE)的俗称,是四氟乙烯的聚合物。
四氟乙烯,一般情况下是气体。在微量氧存在下,四氟乙烯形成过氧化物,并导致自发的聚合后形成白色蜡状固体,称为聚四氟乙烯,又称铁氟龙,特氟龙, F4、塑料王等,是一种常用的性能优异的工程塑料。
这种材料的产品一般统称作"不粘涂层";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馀,亦成为了不沾锅和水管内层的理想涂料。
基本信息
- 中文名
铁弗龙
- 又称
铁氟龙
- 类别
工程塑料
- 学名
聚四氟乙烯
基本内容
由于发音的缘故,铁弗龙是Teflon的音译。Teflon是杜邦公司使用在一系列氟聚合物产品上的注册商标。
1938年4月6日,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实验室中发明了聚四氟乙烯树脂,杜邦公司以“Teflon”作为该产品的商标名称。在中国,由于发音的缘故,“Teflon”这一商标又被称之为特氟龙、铁氟龙、铁富龙、特富龙、特氟隆等等,皆为Teflon 的音译。
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。
聚四氟乙烯,是把乙烯(C2H4)中的四个氢(H)都置换成氟(F),变成四氟乙烯(C2F4),再经聚合作用形成。由于聚四氟乙烯是由碳原子和氟原子制成,不含氢,所以不会和氧发生反应。聚四氟乙烯具有耐热、耐低温、耐蚀性、异优的非粘着性及自润性、低磨擦系数等特性。此外,因为比较不易与其它物质融合,其它物质不易沾在上面,因此,常被用来涂在平底锅表面,制成所谓的「不沾锅」。
聚四氟乙烯俗称“塑料王”, 它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物,具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力。能在+250℃至-180℃的温度下长期工作,除熔融金属钠和液氟外,能耐其它一切化学药品,在王水中煮沸也不起变化。 用作工程塑料,可制成聚四氟乙烯管、棒、带、板、薄膜等。一般应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通讯器材、无线电器材等。
聚四氟乙烯
聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文缩写为PTFE。聚四氟乙烯的基本结构为. - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -. 聚四氟乙烯广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的,它本身对人没有毒性,但是在生产过程中使用的原料之一全氟辛酸铵(PFOA)被认为可能具有致癌作用。
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104数量级,而聚乙烯仅在103)。一般结晶度为90~95%,熔融温度为327~342℃。聚四氟乙烯分子中CF2单元按锯齿形状排列,由于氟原子半径较氢稍大,所以相邻的CF2单元不能完全按反式交叉取向,而是形成一个螺旋状的扭曲链,氟原子几乎覆盖了整个高分子链的表面。这种分子结构解释了聚四氟乙烯的各种性能。温度低于19℃时,形成13/6螺旋;在19℃发生相变,分子稍微解开,形成15/7螺旋。
虽然在全氟碳化合物中碳-碳键和碳-氟键的断裂需要分别吸收能量346.94和484.88kJ/mol,但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯仅需能量171.38kJ。所以在高温裂解时,聚四氟乙烯主要解聚为四氟乙烯。聚四氟乙烯在260、370和420℃时的失重速率(%)每小时分别为1×10-4、4×10-3和9×10-2。可见,聚四氟乙烯可在 260℃长期使用。由于高温裂解时还产生剧毒的副产物氟光气和全氟异丁烯等,所以要特别注意安全防护并防止聚四氟乙烯接触明火。
力学性能 它的摩擦系数极小,仅为聚乙烯的1/5,这是全氟碳表面的重要特征。又由于氟-碳链分子间作用力极低,所以聚四氟乙烯具有不粘性。
聚四氟乙烯在-196~260℃的较广温度范围内均保持优良的力学性能,全氟碳高分子的特点之一是在低温不变脆。
耐化学腐蚀和耐候性 除熔融的碱金属外,聚四氟乙烯几乎不受任何化学试剂腐蚀。例如在硝酸、盐酸,甚至在王水中煮沸,其重量及性能均无变化,也几乎不溶于所有的溶剂,只在300℃以上稍溶于全烷烃(约0.1g/100g)。聚四氟乙烯不吸潮,不燃,对氧、紫外线均极稳定,所以具有优异的耐候性。
电性能 聚四氟乙烯在较宽频率范围内的介电常数和介电损耗都很低,而且击穿电压、体积电阻率和耐电弧性都较高。
耐辐射性能 聚四氟乙烯的耐辐射性能较差(104拉德),受高能辐射后引起降解,高分子的电性能和力学性能均明显下降。
聚合 聚四氟乙烯由四氟乙烯经自由基聚合而生成。工业上的聚合反应是在大量水存在下搅拌进行的,用以分散反应热,并便于控制温度。聚合一般在40~80℃,3~26千克力/厘米2压力下进行,可用无机的过硫酸盐、有机过氧化物为引发剂,也可以用氧化还原引发体系。每摩尔四氟乙烯聚合时放热171.38kJ。分散聚合须添加全氟型的表面活性剂,例如全氟辛酸或其盐类。
应用 聚四氟乙烯可采用压缩或挤出加工成型;也可制成水分散液,用于涂层、浸渍或制成纤维。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、食品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。
化学性质
绝缘性:不受环境及频率的影响,体积电阻可达1018欧姆•厘米,介质损耗小,击穿电压高。